為了校核光彈性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和長條平板的應(yīng)力計(jì)算式,茲采用ANSYS瀕通用有限元程序單元庫的SOLID 4彈元,計(jì)算了圖兩組模型的強(qiáng)度分析時(shí)各模型裂縫B,Bz的寬度都取C=2mm,使用材料的彈性模量E,計(jì)算結(jié)果見表。為了考察裂縫B,Bz的寬度C對應(yīng)力的影響,還對1d模型C=1mm和C的應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算,其點(diǎn)A的應(yīng)力值見表,從表中模型和應(yīng)力值看出,在寬度為p,一側(cè)的A,B上,點(diǎn)A的合成應(yīng)力,隨裂縫寬度C的減小而減小,其相應(yīng)彎曲應(yīng)力與隨著C的減小而增大,在寬度為pz一側(cè)的AzBz上,點(diǎn)Az的應(yīng)力與C的規(guī)律性與p,一側(cè)相反,當(dāng)C=0~2mm時(shí),其合成應(yīng)力的誤差都在范圍以內(nèi),對應(yīng)力值的影響很小。
在第I組模型中,應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值與有限元計(jì)算值的誤差,隨模型H值的增加而增大,第II組模型也有這種趨勢。這與光彈實(shí)驗(yàn)誤差,特別是時(shí)間邊緣效應(yīng)一致第工組進(jìn)行的時(shí)間比第II組長,在光彈實(shí)驗(yàn)中,邊緣效應(yīng)為拉應(yīng)力條紋,且隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長而增加。光彈模型實(shí)驗(yàn)是按H值由小到大的順序進(jìn)行的,且每個(gè)模型測點(diǎn)A和A在實(shí)驗(yàn)中的條紋級數(shù)都取1,這也使邊緣效應(yīng)影響的比例增加。因此,當(dāng)模型H值較小時(shí),實(shí)驗(yàn)的誤差較小。反之,H值較大時(shí),誤差較大。
綜上所述,H值較小時(shí),有限元值與光彈實(shí)驗(yàn)值符合,H值較大時(shí),光彈實(shí)驗(yàn)值有一定誤差但有限元值無此情況,因此,有限元分析計(jì)算值能夠滿足計(jì)算精度的要求。
彈性實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,用ANSYS通用有限元程序計(jì)算含裂縫長條平板的應(yīng)力,能夠滿足工程精度的要求。含裂縫長條平板邊緣的應(yīng)力計(jì)算式和裂縫端點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算式,形式簡便的應(yīng)力分布曲線和有限元應(yīng)力分布曲線基本一致,圓筒形壓力容器缺陷部位的應(yīng)力計(jì)算式,形式簡便,其應(yīng)力分布曲線和有限元應(yīng)力分布曲線一致,因此這些應(yīng)力計(jì)算式能夠滿足工程精度的要求。壓力容器埋藏缺陷所產(chǎn)生的最大附加彎曲應(yīng)力小于最大薄膜應(yīng)力,且不會影響容器的靜強(qiáng)度。
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