1、由于材料本身缺陷或加工過程中造成的損傷，結(jié)構(gòu)內(nèi)部不可避免地會存在微裂紋，在一定條件下微裂紋會不斷擴(kuò)展、積聚匯合最終造成材料的斷裂失效。大量事故證明由初始裂紋擴(kuò)展造成的低應(yīng)力脆斷是工程結(jié)構(gòu)的主要破壞模式，因此研究裂紋擴(kuò)展規(guī)律、掌握裂紋斷裂特性具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程應(yīng)用背景。本文基于線彈性斷裂力學(xué)理論，借助ANSYS軟件平臺，利用APDL語言編制了專用分析程序，研究了二維裂紋擴(kuò)展路徑模擬和疲勞壽命預(yù)測，取得如下研究成果:
　　1)針

2、對裂紋尖端奇異應(yīng)力場，系統(tǒng)闡述了應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值計算方法，通過典型算例對位移外推法、裂紋張開位移法和J積分法進(jìn)行了分析對比，同時研究了裂紋長度、構(gòu)件幾何參數(shù)及外載對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。
　　2)為便于分析及應(yīng)用，采用位移外推結(jié)合奇異單元在ANSYS平臺上編制了裂紋擴(kuò)展路徑模擬專用程序。在裂紋擴(kuò)展每一步中計算應(yīng)力強(qiáng)度因子，根據(jù)最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則判斷裂紋擴(kuò)展方向并得到下一個裂尖位置，更新裂紋并重新劃分網(wǎng)格進(jìn)行計算，如此循環(huán)直至滿足裂紋

3、失穩(wěn)擴(kuò)展條件。將模擬結(jié)果與解析解或?qū)嶒灁?shù)據(jù)進(jìn)行比較驗證了算法及程序設(shè)計的正確性及有效性。
　　3)在上述裂紋擴(kuò)展分析的基礎(chǔ)上引入等效應(yīng)力強(qiáng)度因子，基于Paris準(zhǔn)則建立了疲勞壽命預(yù)測模型，并應(yīng)用該模型對等幅拉伸載荷作用下的穿透裂紋進(jìn)行了數(shù)值模擬，與文獻(xiàn)中的參考結(jié)果吻合較好。此外，利用初應(yīng)力法引入噴丸殘余應(yīng)力場，探討了裂紋縱向擴(kuò)展時表面殘余壓應(yīng)力對疲勞壽命的影響，模擬結(jié)果表明，殘余壓應(yīng)力對疲勞裂紋有明顯的抑制作用，當(dāng)裂紋尖端越過壓應(yīng)