带孔无限大板的应力集中问题浅析

张铮王来

【摘要】摘要:通过有限元方法探讨单向受载带孔无限大板件孔边应力集中的问题:逐步增大模型垂直于载荷方向的尺寸模拟无限大板;在此基础上探讨孔边应力集中系数与孔的几何特征的关系,即变圆孔为椭圆,垂直于受载方向孔半轴不变,载荷方向孔半轴变化,孔边应力集中系数随曲率半径增大而减小;减小圆孔半径,最大应力集中系数随之减小,并减小到弹性力学理论值3以下。上述结果说明连续介质力学理论有其自身的局限性,应力梯度在应力场变化很大的情况下对微元体平衡分析的影响不可忽视。

【期刊名称】科技创新导报

【年(卷),期】2012(000)020

【总页数】2

【关键词】关键词:带孔板件应力集中系数几何特征应力梯度

1 问题的提出

带孔板件是工程中常用结构件,在航空工业中也广为应用。带孔板件孔边存在小范围的高应力区。根据板件宽度和孔径的相对比例,孔边最大应力水平可为板件远场(即远离孔边的区域)应力的几倍甚至十几倍;板件宽度和孔径之比越小,孔边最大应力越大。这个现象被称为“应力集中”,通常定义孔边最大应力与板件远场应力之比为应力集中系数,以此来标示应力集中的程度。由于孔边的高应力水平,带孔板件在承受较小载荷的情况下,孔边应力集中区域很可能已经产生塑性变形,带孔板件的破坏,包括静载下的破坏和疲劳破坏,通常是从带孔板件孔边应力集中区域萌生的。因此,孔边的应力集中在很大程度上影响了构件的承载能力,进