缺口对悬臂板裂纹扩展和固有频率演变的仿真分析

摘要

选取不同初始缺口长度的悬臂板为研究对象，对其裂纹扩展和固有频率演变进行数值研究。首先，建立一种基于ABAQUS-FRANC 3D的联合仿真分析方法，ABAQUS用于结构的有限元分析，FRANC 3D基于ABAQUS的数值结果进行裂纹扩展仿真。其次，评估了初始缺口长度对裂纹扩展行为与固有频率演变的关系。研究表明，悬臂板初始缺口长度越大，固有频率随裂纹扩展长度的衰减速度越快，且固有频率变化率随着裂纹扩展长度的增加可分为3个阶段：缓慢增加，匀速增加和快速增加；固有频率变化率与应力强度因子呈对数线性关系，与裂纹扩展速率曲线相似。最后，评估了缺口带来的应力集中系数对悬臂板疲劳寿命的影响，发现其对寿命的影响规律符合指数函数模型。

关键词

疲劳裂纹扩展 / 缺口长度 / 数值仿真 / 固有频率 / 应力强度因子