基于改进片条合成法的有限板表面裂纹张开位移研究

来源：大连理工大学学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：吴剑烽,袁奎霖

摘要：对于船舶结构而言，疲劳荷载作用下应力集中区域的初始缺陷极易发展成半椭圆表面裂纹，而求解裂纹张开位移，对于研究疲劳裂纹的扩展机理十分重要．提出了一种改进片条合成法，用于计算弹性条件下有限板表面裂纹张开位移．首先利用片条合成法得到位移的数值解，然后建立不同长宽比裂纹深长比(a/c)、相对裂纹深度比(a/t)以及相对裂纹长度比(c/w)的网格模型得到有限元解．对比结果表明，传统片条合成法在合理的表面裂纹形状范围内存在局限性．通过拟合参数来改进传统片条合成法，验证一维和二维一到三次应力分布下的位移结果，得到适用的表面裂纹形状范围：0.25≤a/c≤1.00，0.05≤a/t≤0.40，0.05≤c/w≤0.50．改进片条合成法可用于复杂应力分布下有限板表面裂纹张开位移的计算和残余疲劳寿命预测．

关键词：改进片条合成法表面裂纹裂纹张开位移

基金资助：国家自然科学基金资助项目(52001058).