Прогнозирование развития четвертьэллиптической трещины усталости с помощью конечно-элементного моделирования накопления повреждений

Abstract

Предложен подход к оценке развития пространственных трещин усталости, основанный на конечно-элементном моделировании накопления повреждений. Описываемая методика, использующая деформационный критерий разрушения и обобщенную циклическую кривую, обладает рядом преимуществ по сравнению с общепринятым форматом линейно-упругой механики разрушения. В соответствии с излагаемым подходом стадии развития трещины не разделяются, рассматривается пластичность у вершины трещины, учитывается эффект раскрытия трещины, а также имеется возможность моделирования роста трещины от произвольного начального надреза или при его отсутствии. Использование подхода было проиллюстрировано на примере распространения четвертьэллиптической трещины от начального надреза. Результаты моделирования находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными

Presented is an approach addressed to evaluation of the surface and three-dimensional fatigue crack growth based on finite-element aided modeling of the damage accumulation. The approach incorporating the Strain-life criterion for fatigue failure and lumped cyclic stress-strain curve of material, may be advantageous compared to currently employed linear elastic fracture mechanics. It provides fatigue analysis without subdivision into the crack initiation and propagation; it allows naturally considering material plasticity and the crack opening effect. The approach application is illustrated in example of fatigue crack extensions from circular hole in a cyclically loaded plate. The results of simulation are in good agreement with experimental data