两平行穿透裂纹合并过程仿真分析

刘灿铭，黄劼，秦钦

两平行穿透裂纹合并过程仿真分析

刘灿铭1，黄劼1，秦钦2

（1.四川大学，四川成都610065； 2.东南大学，江苏南京 211189）

本文以断裂力学相关理论为算法基础，以修正后的Paris裂纹增长[1]方式为前提，对两平行穿透裂纹合并过程进行软件模拟仿真。软件采用基于MFC类库的C++语言开发，完成了不规则穿透裂纹的自动表征，断裂韧度评定点的有效性判定，应力强度因子、载荷比以及断裂比的计算，实现了裂纹塑性区的划分，求出了两平行穿透裂纹尖端塑性区发生接触时的临界间距，并通过断裂载荷比评定点，对两平行穿透裂纹的合并过程进行仿真分析，最终为多裂纹失效机理的研究提供了手段。

穿透裂纹；合并过程；仿真；参数确定

0　引言

压力容器是指能够承载较大压力，用于储蓄气体或液体的密封容器，在军工、能源、石油等领域都有广泛的应用。由于压力容器在运行过程中承受脉动载荷和较大的局部应力，长期使用后会产生疲劳损伤，进而形成裂纹，可能导致压力容器内气体或液体的泄漏，引发火灾、爆炸等重大事故。因此，对于压力容器裂纹缺陷失效的评估分析是保障其安全运行的必要手段。目前各国对于单裂纹失效及其扩展规律的研究已较为成熟，形成了完善的理论体系，并由此制定了相应的压力容器裂纹缺陷评定标准。对于多裂纹的研究，国内外学者也做了众多工作，Kuang J H等学者依据单裂纹扩展规律，提出了二维平面裂纹之间的相互影响关系，得出裂纹尺寸是影响裂纹尖端应力强度因子的关键，同时发现了裂纹尖端应力强度因子若相互重叠，会发生彼此减弱的现象。……