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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第49卷    第5期    总第285期    2018年5月

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文章编号:1672-7207(2018)05-1095-08
接触载荷作用下非均质材料表层应力集中分析
杨万友,周青华,王家序,杨勇,苗强

(四川大学 空天科学与工程学院,四川 成都,610065)

摘 要: 利用数值化等效夹杂方法分析接触载荷作用下规则分布杂质单元影响材料表层最大von Mises 应力大小和位置,并与相同工况下均质材料分析结果进行对比。在此基础上,研究不同分布参数下正态分布杂质单元对材料应力集中行为的影响。研究结果表明:在特定接触载荷作用下,均质材料表层最大von Mises 应力随摩擦因数增大而增大,但杂质单元的存在将改变最大von Mises 应力位置变化规律。非均质材料基体表层应力集中随分布杂质单元x方向平均坐标值增大而逐渐增大;随y方向平均坐标值增大而逐渐减小;随杂质单元半径增大而先增后减;分布杂质单元体积分数增大将导致基体最大von Mises应力上升。

 

关键词: 接触载荷;非均质材料;应力集中;失效

Subsurface stress concentration of heterogeneous material under contact loading
YANG Wanyou, ZHOU Qinghua, WANG Jiaxu, YANG Yong, MIAO Qiang

School of Aeronautics and Astronautics, Sichuan University, Chengdu 610065, China

Abstract:A numerical equivalent inclusion method was used to analyze the maximum subsurface von Mises stress and its location for heterogeneous materials with regularly distributed heterogeneity elements under contact loading. The obtained results were compared with that of a homogeneous material under the same load. Further, parametric analyses were conducted to investigate the stress concentration caused by normally distributed heterogeneities in heterogeneous materials. The results show that the maximum subsurface von Mises stress of homogeneous material under a given load increases when friction coefficient becomes larger. Location of the maximum von Mises stress changes due to the existence of distributed heterogeneity elements. Subsurface stress concentration of the matrix becomes severer if the average x coordinate value of the normally distributed heterogeneities increases, or the average y coordinate value decreases. The maximum von Mises stress of materials rises firstly and then declines as the radius of inhomogeneity increases. The increase of volume fraction in heterogeneity results in a severer stress concentration in the matrix.

 

Key words: contact loading; heterogeneous material; stress concentration; failure

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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