含界面圆孔双材料矩形板孔边应力集中分析 下载本文

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第5章 结论与展望

5.1 结论

本文通过对双材料板材料常数的数值分析,可以发现,材料常数对圆孔应力集中的影响有如下规律:

(1)泊松比相同时,杨氏模量对圆孔应力集中的影响,分别对横向加载和纵向加载这两种情况进行了研究,大多数应力随两杨氏模量差值的增大而增大,少数应力几乎恒定。增加变化的规律也有特点,这一点很明显,当两杨氏模量差值小于0.5时,应力集中系数随两杨氏模量差值增加的比较缓慢,当两杨氏模量的差值大于0.5时,应力集中系数随两杨氏模量的差值增加的比较剧烈。

(2)杨氏模量相同时,泊松比对圆孔的应力集中系数的影响。也分别对横向加载和纵向加载这两种情况进行了研究,大多数的应力随两种材料的泊松比差值的增大而增大,且线性关系比较明显,少数应力几乎恒定。增加变化的规律也比较明显,都增加的比较缓慢,变化范围比较小。

(3)将几个模型进行综合比较,两杨氏模量差值对圆孔应力集中的影响比两泊松比差值对圆孔应力集中的影响要大,这说明对于该双材料圆孔应力集中问题,材料的杨氏模量是影响圆孔应力集中的主要因素。

(4)本文通过几何形状改变对孔边应力集中影响的分析,可以发现,在研究孔形状对孔边应力集中的影响时,大多数应力都随孔边结合面界面端的曲率的增大而增大,但平行于界面的应力却随孔边结合面界面端的曲率的增大而减小,而且平行于界面的应力集中系数和椭圆长短半轴的比值有特别强的线性关系。孔形状相同的情况下,应力集中系数与两种材料的材料常数有关,材料常数之间差距越大,应力集中系数相对越大,但切应力的应力集中却几乎跟两种材料的材料常数无关。

(5)在研究板的相对尺寸对中心圆孔应力集中的影响时,大多数应力的应力集中系数先随板厚度与圆孔半径比值的增加而增加,然后随板厚度与圆孔半径比值的增加而稍微有所减小,几乎不再变化,其间的变化范围不是很大,但垂直于板面主应力的应力集中系数先随板厚度与圆孔半径比值的增加而一直增加,只是增加的越来越缓慢,大多数应力集中系数随板厚度与圆孔半径比值的增大而减小,板的厚度对横截面相同的应力

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集中系数影响很小,但在模型的横截面相同的情况下,板厚度与圆孔半径比值对圆孔附近的?z应力的应力集中系数影响比较大,板厚度与圆孔半径比值越大,?z应力的应力集中系数也越大。

5.2 展望

本文对于含中心圆孔双材料矩形板圆孔边应力集中的研究都属于线弹性的范围,没有考虑塑性的影响。在工程实际中,当应力集中过大时,往往会存在一个很小的塑性屈服区,而且两种材料圆孔界面端会存在微小裂纹,为了更加符合实际情况,需要考虑对孔边塑性屈服和界面的裂纹扩展的研究。

另外,随着对界面力学问题研究的不断深入,需要理论、数值和实验三者相结合。只有对界面端应力奇异性规律进行更深入的研究,才能弄清楚界面的破坏方式与机理,

从而建立起与界面相关的评价准则及判据,奇异性问题才能得到更好的解决。

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