改进型紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展分析-ANSYS Workbench

1. : Overview

2. 研究的主要目标是展示裂纹扩展路径的数值模型，并研究孔洞对改进型紧凑拉伸试样（MCTS）在恒定振幅载荷条件下疲劳裂纹扩展和疲劳寿命的影响。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)软件，利用ANSYS中的智能裂纹扩展技术来准确预测裂纹扩展路径和相关的疲劳寿命。巴黎定律模型被用来评估不同配置的MCTS在线性弹性断裂力学（LEFM）假设下的混合模式疲劳寿命。这种方法涉及准确评估应力强度因子（SIFs）、裂纹扩展路径，并通过增量裂纹扩展分析进行疲劳寿命评估。疲劳裂纹扩展结果表明，疲劳裂纹总是被孔洞吸引，因此它要么只能弯曲其路径并向孔洞扩展，要么只能在孔洞丢失后从孔洞处漂浮并进一步扩展。在混合模式载荷条件下的裂纹扩展轨迹方面，本研究的结果与文献中发表的几项裂纹扩展实验结果相似，这些实验观察到了类似的结果。

3. : Setup

拖动Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:

4. : Engineering Data (Material Model)

o 选择的材料为"SAE 1020 Carbon Steel".

o 材料包含Isotropic Elasticity, Tensile Yield Strength, Tensile Ultimate Strength and Paris' Law Parameters(C and m).

5. : Geometry (SpaceClaim Model)

o 基于SpaceClaim建模尺寸如下:

6. : Defining the Crack (Named Selections)

o 用"Named Selection"定义crack 边和面:

o在定义裂纹前缘和裂纹表面时，下图所示的边缘和表面被用作命名选择（Named Selections）：

7. : 定义裂纹 (Pre-Meshed Crack & SMART Crack Growth)