V型缺口应力强度因子的三维有限元分析：关键影响与经验解

本文主要探讨了V型缺口根部裂纹应力强度因子的数值模拟分析，针对在实际工程中的重要性。V型缺口是常见于结构中的微观缺陷，它会引发显著的应力集中，从而成为疲劳裂纹起始点。裂缝的形成和扩展受到缺口形状、大小以及材料性质等因素的显著影响，特别是缺口根部与裂纹前沿之间的三维应力交互作用，导致应力场极其复杂，传统的解析方法往往难以提供精确的解决方案。 作者采用三维有限元方法进行深入研究，这种方法是一种数值计算技术，通过构建虚拟模型，将复杂的物理问题转化为数学模型，然后在计算机上求解，以此来预测和分析应力强度因子的行为。通过有限元分析，研究人员能够细致地模拟缺口区域的应力分布，包括其随位置和深度的变化，这对于理解裂纹形成和发展过程至关重要。 文章重点在于分析缺口约束对裂纹前沿应力状态的影响，缺口的存在不仅改变了材料的有效尺寸，还可能导致局部应力集中，从而影响裂纹的生长速率和临界应力水平。通过对大量数值结果的归纳和总结，作者建立了一种经验性的应力强度因子模型，该模型考虑了缺口约束对裂纹发展的修正作用，为实际工程设计和疲劳寿命预测提供了实用的指导。 关键词“缺口”、“穿透裂纹”、“三维应力强度因子”和“有限元法”强调了研究的核心内容和方法，表明这项工作不仅关注理论研究，也注重与实际应用的结合。中图分类号TH1140346说明了该论文属于工程力学领域，而文献标识码A和文章编号则代表其学术期刊的标准格式。 这篇2009年发表在《南京航空航天大学学报》上的论文，通过三维有限元分析，揭示了V型缺口根部裂纹的应力强度因子特性，为理解和控制这类结构中裂纹的形成提供了重要的数值工具和技术支持，对于提高材料的疲劳耐久性和设计安全性具有实际意义。