ANSYS静力学 裂纹钻孔止裂前后及不同钻孔直径下的应力分析

Ansys 作业：

裂纹钻孔止裂前后及不同钻孔直径下的

应力分析

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裂纹钻孔止裂前后及不同钻孔直径下的应力分析

目前钢结构广泛应用于桥梁、机械、工业和公共建筑，对其维护的重要性也显得越来越突出。疲劳裂纹是一种钢结构常见的破坏形式，当发现钢结构构件中萌生了疲劳裂纹时，可以采用钻孔止裂技术,在裂纹尖端钻孔消除裂纹尖端的应力集中,从而延长钢结构构件的疲劳寿命,既确保了安全，又避免了不必要的损失。而钻孔止裂技术的止裂效果取决于疲劳裂纹在止裂孔边的再生寿命,止裂孔直径的大小将直接影响疲劳裂纹的再生寿命，因此,对构件进行钻孔止裂分析十分重要。 一、 创建有限元模型

以钢板分析为例: 长100m 宽80m 厚0.002m 裂纹区域坐标 (-40,0.01,0) (-40,0.01,0,) (-39.9,0,0) 弹性模量

泊松比

建模时，只建立面，以矩形中心为坐标原点，厚度在中如下设置

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划分后的单元

二、 设定载荷并求解

左上点、右下点固定段约束 上下两边压强

三、 后处理

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模型1 变形情况：

Mises应力云图

四、不同钻孔直径下的Mises应力云图

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1、直径0.002m

2、直径0.004m

3、直径0.006m

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4、直径0.008m

五、数据分析：

1、 不同直径的钻孔比较： 钻孔直径/m 无 0.002 最大应力值0.617 0.546 0.004 0.457 6

0.006 0.299 0.008 0.197

/ 2、 比较未钻孔裂纹和钻孔后的裂纹应力云图得知：钻孔后，应力集中区域显著减小，裂纹尖端的应力集中现象的得到改善。本次模拟试验为验证性试验,实际应用中裂纹尖端钻孔可以降低应力集中现象，但改善情况一般在30%以内，本次模拟实验的到的应力改善情况偏大，应该是划分单元的粗细程度不同引起的。

3、 纵向比较不同直径的钻孔可知：应力集中现象的最大的应力值随孔径的增大而减小。但由实际可知，钻孔并非越大越好，故上述结论在一定范围内是成立的。

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