《材料力学》课程教学课件（讲稿）第7章 应力状态分析及强度理论（应变能、强度理论）

北京理工大学理学院：《工程力学》教学资源_第十一章 应力应变分析

一、了解强度理论; 二、熟悉二向应力状态分析; 三、掌握拉弯、弯扭组合变形

7.6 强度理论及其相当应力 §7-7 强度理论的应用

提高裂纹尖端应力强度因子值的计算精度,对于准确分析受力结构的起裂条件和破坏模式具有重要意义.本文采用3D打印技术获得了不含残余应力的平板模型,高精度打印预置裂纹避免了传统加工过程产生残余应力的缺点;综合考虑奇异场和非奇异场对裂纹尖端区域应力场的影响,引入远场边界控制的三个常数项应力,提出了光弹性多参数法;采用三点弯曲试验,运用最小二乘法计算了不同载荷下纯I型和I-Ⅱ混合型应力强度因子值,并与理论解对比分析.结果表明:对于纯I型应力强度因子,计算结果的平均误差为6.1%,对于I-Ⅱ混合型应力强度因子,计算结果的平均误差分别为6.4%和5.5%,多参数法与理论解相比较小的计算误差验证了该方法的可靠性和准确性,可为精确计算应力强度因子的光弹性实验研究提供借鉴

利用有限元分析软件计算了不同静力作用下的多种基台-种植体周围骨组织的应力分布.模拟结果显示, 基台-种植体组合中Ti6Al4V钛合金-聚醚醚酮(TC4-PEEK)相对于其他实验组其应力集中程度现象可以有效降低, 周围骨组织的应力分布较为均匀, 最大应力值为40~60 MPa.在轴向加载条件下, 不同基台-种植体系统中PEEK种植体的应力水平较小, 而周围骨组织应力水平较大; 在斜向45°加载条件下, 相对于其他两种基台-种植体系统, TC4-PEEK的应力水平更低, 其周围骨组织中的皮质骨承受的最大应力值为55 MPa, 松质骨承受的最大应力值为5 MPa, 综合来看的应力水平最小, 有助于骨沉积和成骨量增加, 从而有效提高种植体的界面稳定性

用ANSYS/LS-DYNA3D软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟,得到了轧件展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律.基于上述特征和规律,分析了轧件轴肩部分隆起及端头凹心产生的原因,为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据

主单元体：六个平面都是主平面 首先分析平行于主应力之一（例如σ3）的各斜截面上的应力

对聚乙烯醇水凝胶髓核假体进行了应力松弛性能的研究,比较不同溶胀率和不同初始聚乙烯醇含量对应力松弛性能的影响.等时线法的研究分析表明,髓核假体的力学行为符合线性粘弹性行为,三元件线性粘弹模型能较好地模拟其粘弹力学行为(模拟拟合度均在0.96 以上).三元件线性粘弹模型参数分析表明,对于髓核假体来说,溶胀率的增大可以增加髓核假体消散冲击力的速度,但对消散冲击力的总量影响不大,初始PVA含量的提高将降低髓核假体消散冲击力的速度和总量

基于通用有限元软件ANSYS建立了某大型铝电解槽结构的三维实体模型和热应力场耦合分析的有限元模型.考虑材料非线性和接触非线性的基础上对电解槽结构强度进行了仿真计算,给出了槽壳和摇篮架的应力、应变云图,分析了电解槽结构的变形规律,并提出了结构优化的途径.以槽壳近似弹性体为目标,对不同组合载荷工况进行了反算,得出与实际更接近的荷载条件