有限厚度板穿透裂纹前缘附近三维弹性应力场分析
杨政(1)，霍春勇(1)，郭万林(1,2),王燕飞(3)
(1，西安交通大学，西安，710049) (2，南京航空航天大学，南京，210016) (3，河南科技 大学，洛阳，471039)

摘要：通过三维有限元计算来研究有限宽度、有限厚度含有穿 透裂纹板的裂纹前缘应力场，从中找出应力强度因子与板的厚度、裂纹长度之间的关系，同时还分析了裂尖的三维约束程度和三维约束区的大小。分析结果表明：应力强度因子沿厚度的分布是不均匀的，应力强度因子的最大值及其位置与厚度有关；有限厚度板中面应力强度 因子(K_I)_m-p及最大应力强度因子(K_I)_max均大于平面应力或平面应 变的应力强度因子。对有限厚度裂纹问题，按平面应力或平面应变来考虑是不安全的；板中面的应力强度因子(K_I)_m-p及最大应力强度因子(K_I)_max是厚度B/a的函数；板的中面离 面约束系数T_z最大，自由面(z＝B) T_z＝0。沿厚度方向裂尖附近的离面约束系数T_z也是z/B和B/a的函数，随着厚度的增加离面约束系数T_z增大，离中面越近离面约束系数T_z越大。T_z随着x的增大急剧减小，三维约束影响区域大小大约为板厚的一半，且裂纹长度a/W对应力强度因子沿厚度变化规律及T_z影响区域大小影响较小。
关键词:裂纹；应力强度因子；离面约束
中图分类号：T112.9 O346    文献标识码：A