含损伤裂纹的重型卡车制动盘疲劳寿命分析
由于加工工艺等原因,使得零件在生产过程中产生缺陷,进而在实际使用中慢慢扩展为裂纹,这也就使得结构的强度大大降低,更甚至会造成零件的疲劳破坏。在之前的分析中,含裂纹的疲劳损伤是造成零件失效的重要因素,在行驶的过程中,含有裂纹的制动盘在交变载荷的作用下,更易发生疲劳破坏。研究疲劳寿命与裂纹参数之间的关系、制动盘的材料与疲劳寿命之间的关系存在着很大的研究价值。
1、裂纹
依照扩展方式的不同可W将裂纹分为张开型,滑移型和撕开型等几种形式,其他形式的裂纹应看作是这H种类型的组合。在低应力的作用下,张开裂纹最易造成结构断裂,所W,在本文的分析中,将复杂裂纹简化为张开型裂纹。
1)张开型
2)滑移型
二种类型的裂纹
2、通常情况下,会把裂纹的扩展过程分成四个过程:疲劳裂纹成核阶段、微观裂纹扩展阶段、宏观裂纹扩展阶段W及断裂阶段PS1。通过利用断裂力学的知识可知道,理论上影响裂纹的主要因素包括应力强度因子,能量释放率L义及J积分。
3、裂纹建模技术
在Workbenchl4.5版本以后,裂纹建模更加简洁,W半備圆形裂纹为原型,通过简单的操作即可控制裂纹的长度W及裂纹的深度。通过构建局部坐标系来确定裂纹的位置,其中X的正方向为裂纹深度的方向,须从结构的表面指向结构的内部;yoz平面为结构表面。对于添加裂纹单元后的结构有限元模型必须是四面体单元,否则无法生成。
在裂纹尖端处结构变化很大,而且对此处的结果要求较島,必须对此处的网格进行足够小的细化。在Workbendi中,都是利用相互作用积分法来计算脯圆裂纹的应力强度因子和J积分的,相比于传统的位移插值法,其不仅对网格密度的要求不高,而且精度会更高。