可控震源含裂纹平板应力强度因子分析与疲劳寿命预测研究

来源：振动与冲击杂志2025年第2期北京时间：

作者：王乔木，陈振989798，黄志强，敬爽，陈亚轩，帅军，郝磊

单位：1.西南石油大学机电工程学院，成都610500；2.中国石油集团东方地球物理公司，河北涿州072750

摘要：为详细考察含裂纹平板在不同初始裂纹参数下的应力强度因子变化规律以及平板在激振工况下的疲劳裂纹扩展寿命，利用子模型技术建立含不同初始裂纹的平板有限元模型，采用M-积分计算前缘面的应力强度因子，基于Paris公式计算平板在不同应力比下的疲劳寿命。结果表明，平板在工况下的破坏以I型裂纹为主，改变初始裂纹形状、尺寸与预埋深度不会影响裂纹类型；初始裂纹形状变化会影响初始前缘面应力强度因子的分布规律与均衡性，半椭圆形裂纹应力强度因子分布不均衡性更显著，而半圆形裂纹则较均衡，K1值分布规律呈V字形和1/4弧形；初始裂纹预埋越深，起始前缘应力强度因子越大，裂纹扩展驱动力越高；初始裂纹倾斜角度改变，裂纹类型会发生变化；以裂纹穿透工字梁危险处板厚为疲劳失效判断时，裂纹扩展至15.1514mm；三种应力比工况下的平均疲劳寿命与现场统计结果的误差为13.17%。上述分析为可控震源平板的裂纹失效问题与疲劳优化设计提供了参考，具有一定工程意义。<br>

关键词：可控震源平板；初始裂纹参数；应力强度因子；疲劳裂纹；寿命预测