基于ANSYS的16MnR鋼疲勞裂紋擴展分析.pdf

1、近些年來，隨著工業(yè)裝置的大型化、復雜化，以及工作條件的苛刻，高強度低合金鋼在壓力容器中不斷被采用，疲勞失效事故明顯增加。為此，本文通過試驗和ANSYS軟件用有限元方法對比研究了16MnR鋼的疲勞裂紋擴展速率。主要內容有以下幾部分： 首先，介紹了疲勞裂紋擴展和損傷力學的研究進展，以及有限元軟件在疲勞斷裂學科的發(fā)展現(xiàn)狀。 其次，基于大型通用有限元軟件ANSYS及其開發(fā)語言APDL編寫16MnR的CT試樣疲勞裂紋擴展模型。在該

2、建模過程中，將模型的主要參數(shù)用APDL語言編寫為界面輸入方式，避免由于模型的不同而重復修改程序語句，使建立模型更為方便快捷。 再者，研究中將疲勞裂紋擴展看作是裂紋連續(xù)成核的一個過程，利用理想彈塑性模型，計算分析裂紋尖端的彈塑性循環(huán)應力應變場，通過增量多軸疲勞準則評估疲勞損傷。針對裂紋尖端應力應變場，編寫基于ANSYS結果文件的Fortran語言后處理程序，計算疲勞損傷和預測疲勞裂紋擴展速率。 最后，為了繪制應力強度因子幅

3、與裂紋擴展速率關系曲線，方便與試驗結果進行比較，而在每一組裂紋擴展速率圖中，都會重復計算不同條件下△K，為了減少重復計算的煩瑣性，用VC編寫計算△K的界面程序，可將參數(shù)輸入直接得到應力強度因子幅的值。 通過實踐證明，針對16MnR材料，利用CT試樣進行疲勞裂紋擴展模擬，預測疲勞裂紋擴展速率并與試驗結果進行對比，從對比結果來看，兩者吻合，證實了該方法的可行性。并從計算機模擬結果中比較平均應力對裂紋擴展速率的影響。這一方法對工程中利