1、裂紋的擴(kuò)展分析與止裂措施研究河海大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目2015042520150425指 導(dǎo) 老 師 ： 章 青指 導(dǎo) 老 師 ： 章 青答 辯 人 ： 李 泓 辰答 辯 人 ： 李 泓 辰2022-7-6匯報內(nèi)容二、研究內(nèi)容三、可行性分析四、預(yù)期成果一、項(xiàng)目背景2022-7-6項(xiàng)目背景u固體材料和結(jié)構(gòu)的固體材料和結(jié)構(gòu)的破壞問題破壞問題是力學(xué)研究的是力學(xué)研究的難題難題和工程領(lǐng)域的和工程領(lǐng)域的重點(diǎn)重點(diǎn)。u當(dāng)構(gòu)件承受往復(fù)循環(huán)荷載作用時，構(gòu)件容易產(chǎn)生當(dāng)構(gòu)件承受往復(fù)循環(huán)荷載作用時，構(gòu)件容易產(chǎn)生裂紋裂紋。u裂紋的進(jìn)一步裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展擴(kuò)展將導(dǎo)致構(gòu)件斷裂，從而造成結(jié)構(gòu)的將導(dǎo)致構(gòu)件斷裂，從

2、而造成結(jié)構(gòu)的失效失效。u裂紋的出現(xiàn)及擴(kuò)展，裂紋的出現(xiàn)及擴(kuò)展，直接影響直接影響到構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)。到構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)。u了解裂紋的了解裂紋的擴(kuò)展過程和止裂措施擴(kuò)展過程和止裂措施，對于結(jié)構(gòu)安全具有，對于結(jié)構(gòu)安全具有重要的意義重要的意義。2022-7-6項(xiàng)目背景 傳統(tǒng)的研究裂紋擴(kuò)展的方法基于有限元法、有限差分法等傳統(tǒng)的研究裂紋擴(kuò)展的方法基于有限元法、有限差分法等 這些方法基于連續(xù)性假設(shè)，有這些方法基于連續(xù)性假設(shè)，有網(wǎng)格依賴性網(wǎng)格依賴性 與現(xiàn)實(shí)問題的與現(xiàn)實(shí)問題的不連續(xù)性不連續(xù)性、裂紋尖端的、裂紋尖端的奇異性奇異性產(chǎn)生很大矛盾產(chǎn)生很大矛盾 擴(kuò)展有限元法，非連續(xù)有限元法擴(kuò)展有限元法，非連續(xù)有限元法

3、 但三維裂紋擴(kuò)展、群裂紋模型但三維裂紋擴(kuò)展、群裂紋模型問題問題難以解決難以解決需要尋找需要尋找新的理論基礎(chǔ)新的理論基礎(chǔ)來更好地解決傳統(tǒng)方法存在的問題，來更好地解決傳統(tǒng)方法存在的問題，需要尋找工程上適合的裂紋需要尋找工程上適合的裂紋止裂方法止裂方法2022-7-6研究內(nèi)容理論基礎(chǔ) 近場動力學(xué)方法 鉆孔止裂法實(shí)踐環(huán)節(jié) 試驗(yàn)過程 數(shù)值模擬2022-7-6研究內(nèi)容理論基礎(chǔ)2022-7-6研究內(nèi)容理論基礎(chǔ)鉆孔止裂法是工程上鉆孔止裂法是工程上最常見且有效最常見且有效的疲勞裂紋止裂方法的疲勞裂紋止裂方法原理：消除裂紋尖端的原理：消除裂紋尖端的應(yīng)力集中應(yīng)力集中，阻止裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，阻止裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展影響止裂孔

4、影響止裂孔止裂效果止裂效果的因素：止裂孔的數(shù)量及分布、止裂孔的尺寸等的因素：止裂孔的數(shù)量及分布、止裂孔的尺寸等國內(nèi)對鉆孔止裂法的國內(nèi)對鉆孔止裂法的系統(tǒng)研究較少系統(tǒng)研究較少2022-7-6研究內(nèi)容實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)過程 數(shù)值模擬 有限元法 PD法整理分析 總結(jié)成果 撰寫報告2022-7-6研究內(nèi)容實(shí)踐環(huán)節(jié) 試驗(yàn)地點(diǎn)、設(shè)備來源：河海大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心試驗(yàn)地點(diǎn)、設(shè)備來源：河海大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 試驗(yàn)材料：多組預(yù)置裂紋、止裂孔的試驗(yàn)材料：多組預(yù)置裂紋、止裂孔的鋁合金板鋁合金板 進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)：進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)： 觀察觀察無無止裂孔情況下，裂紋止裂孔情況下，裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展路徑；路徑； 觀察觀察有有止裂孔情況下，孔

5、的止裂孔情況下，孔的止裂效果止裂效果及壽命及壽命 對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析2022-7-6研究內(nèi)容實(shí)踐環(huán)節(jié) 理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：PDPD法法 、有限元法、有限元法 使用軟件：基于使用軟件：基于PDPD法的分析軟件、法的分析軟件、ANSYSANSYS等等 結(jié)論結(jié)論分析：分析： PD PD法與有限元法計算結(jié)果法與有限元法計算結(jié)果對比對比 數(shù)值模擬數(shù)值模擬與試驗(yàn)與試驗(yàn)結(jié)果對比結(jié)果對比 總結(jié)整理課題研究的相關(guān)成果總結(jié)整理課題研究的相關(guān)成果 撰寫項(xiàng)目研究報告和學(xué)術(shù)論文撰寫項(xiàng)目研究報告和學(xué)術(shù)論文裂紋擴(kuò)展的分析裂紋擴(kuò)展的分析2022-7-6可行性分析團(tuán)隊(duì)優(yōu)團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢勢前期成前期成果果202

6、2-7-6可行性分析導(dǎo)師優(yōu)勢導(dǎo)師優(yōu)勢 導(dǎo)師具有豐富的科研及指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)師具有豐富的科研及指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn) 項(xiàng)目來源于導(dǎo)師的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目項(xiàng)目來源于導(dǎo)師的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目成員優(yōu)勢成員優(yōu)勢 項(xiàng)目成員全部來自大禹學(xué)院徐芝綸班項(xiàng)目成員全部來自大禹學(xué)院徐芝綸班 成員成績優(yōu)秀、各方面能力互補(bǔ)成員成績優(yōu)秀、各方面能力互補(bǔ)課題優(yōu)勢課題優(yōu)勢 采用國際上剛興起的近場動力學(xué)理論采用國際上剛興起的近場動力學(xué)理論 課題有很強(qiáng)的研究價值與應(yīng)用背景課題有很強(qiáng)的研究價值與應(yīng)用背景方案優(yōu)勢方案優(yōu)勢 研究涉及理論、試驗(yàn)和數(shù)值計算研究涉及理論、試驗(yàn)和數(shù)值計算 充分鍛煉團(tuán)隊(duì)各方面能力充分鍛煉團(tuán)隊(duì)各方面能力團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢2022-7

7、-6可行性分析前期成果提前準(zhǔn)備，寒假期間成員撰寫文獻(xiàn)心得提前準(zhǔn)備，寒假期間成員撰寫文獻(xiàn)心得4 4篇篇 撰寫項(xiàng)目綜述性文章撰寫項(xiàng)目綜述性文章1 1篇（見申報書附錄篇（見申報書附錄1 1）撰寫可行性分析報告撰寫可行性分析報告1 1篇（見申報書附錄篇（見申報書附錄2 2）2022-7-6可行性分析前期成果聯(lián)系制件廠，確定試件尺寸和規(guī)格聯(lián)系制件廠，確定試件尺寸和規(guī)格參觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)試驗(yàn)儀器的使用參觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)試驗(yàn)儀器的使用2022-7-6預(yù)期成果u 通過通過試驗(yàn)試驗(yàn)獲得止裂孔大小和位置對裂紋擴(kuò)展路徑的影響特征，揭獲得止裂孔大小和位置對裂紋擴(kuò)展路徑的影響特征，揭示止裂孔的作用機(jī)制，提出止裂孔預(yù)制的優(yōu)化設(shè)計方案。示止裂孔的作用機(jī)制，提出止裂孔預(yù)制的優(yōu)化設(shè)計方案。u 通過通過數(shù)值模擬數(shù)值模擬的手段獲得裂紋擴(kuò)展規(guī)律和止裂孔的的手段獲得裂紋擴(kuò)展規(guī)律和止裂孔的作用作用效應(yīng)及止效應(yīng)及止裂裂效果，初步分析裂紋結(jié)構(gòu)的安全性。效果，初步分析裂紋結(jié)構(gòu)的安全性。u 提交研究成果報告，力爭撰寫并發(fā)表相關(guān)提交研究成果報告，力爭撰寫并發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文學(xué)術(shù)論文1-21-2篇篇