有限元分析平面应变的动态裂纹增长[外文翻译].doc

有限元分析平面应变的动态裂纹增长
1摘要
这篇文章研究的是弹性材料的动态裂纹生长，使用的是有限元分析方法。本文主要研究的是机械加工硬化中各向异性应变对材料抗裂纹增长速度的影响。我们认为该材料服从线性、等向、渐进塑性理论。为达到这一研究目的，进行了一个对尖端（近尖端）应力、变形、裂纹生长速度的研究。结果表明，运动硬化并不影响材料抵抗塑性变形的能力，不影响尖端附近应力裂纹各向同性的生长速度。韧性裂纹扩展准则：临界裂纹张开位移在显微结构之间的距离的获取动力学理论的动态断裂韧度和裂纹的速度。发现对于任意给定的水平应力硬化，动态断裂韧性表现出比静态更快的增长速度。
2介绍
在材料的某些位置动态裂纹扩展可腀@鱿址浅８叩乃俣龋伤布湓斐山峁故В馐敝饕悸堑氖枪咝宰枇Φ姆掷搿1-4]研究了弹性材料尖端附近的平面应变动力裂纹生长，这些研究表明，弹塑性裂纹尖端的快速增长已经严重偏离了准静态情行。
弗氏和道格拉斯[5]得到了一个确切的（分析）塑性应变变化的解决方案。这是补充完整场的有限元计算小小范围屈服。类似的有限元分析有林和弗氏[6]的平面应变分析。最近，Deng和Rosakis [7]用有限元程序研究动态裂纹在理想平面应力条件下的增长。在这些文件，对动态断裂韧性变化的理论预测
与裂纹速度已使用本地（韧性）断裂准则。结果清楚地表明对裂纹尖端塑性区范围，材料可以显著提高裂纹的动态断裂韧性。
以上主要研究的是有限的弹性材料在压力和变形场的裂纹增长速度，很少研究塑性材料应变硬化情况下的裂纹增长。Achenbach阿亨巴赫和Kanninen坎尼宁曾研究了裂纹尖端场的渐近性质。在应变硬化的情况下，方程（为稳态裂纹扩展）是椭圆时，裂纹扩展速度小于某一临界值。在此基础上，他们进行了渐近分离变量并获得裂纹尖端的（RP型奇异领域（其中r是距离）。阿亨巴赫等。[10]用这一方法研究硬化材料在动态渐进性领域的平面应变和平面应力裂纹扩展。上述研究报告，提供一些重要的观点，有关应变硬化材料裂纹扩展的动态过程中的惯性，有几个缺点。首先，对于给定的水平应变硬化，渐近解在上面文件只适用于裂缝速度小于临界值的椭圆型方程，临界速度随裂纹应变硬化和减少不是很大的材料有实际作用。其次，没有考虑塑性材料裂纹旁边这一重要区域，虽然这可能是一个合理的假设模式，准静态解模式下平面应变裂纹增长（见[11]），但是，上述假设是不正确的平面应变模式。然而，在最近的一篇文章，Ostlund和Gudmundson[12]通过分析纠正这个缺陷。第三，渐近分析在上述文件中进行不会产生任何裂纹尖端附近的惯性影响占主导地位。这个问题只有通过全面的解决方案。更重要的是要在这里指出裂缝的增长速度和大小对尖端附近的惯性影响。