地铁闸机齿轮是闸机的关键零件,预测其产生裂纹后的疲劳寿命对闸机的运行维护具有重要意义。基于扩展有限元法(XFEM),利用ABAQUS软件对地铁闸机齿轮裂纹扩展过程进行了仿真,根据裂纹扩展轨迹求解应力强度因子,采用Paris幂函数式获得裂纹扩展寿命;分析了齿轮不同啮合位置、不同阻力矩和不同裂纹初始位置情况下,应力循环次数与裂纹扩展长度间的关系;采用逐步回归分析法和灰度关联法,获得了地铁闸机齿轮裂纹扩展与剩余寿命预测模型。

确定应力强度因子是断裂力学的重要内容.该文在考虑裂纹尖端应力应变奇异性的前提下,通过有限元的位移法和应力法分别计算了承受高压厚壁筒裂纹尖端处的应力强度因子,并且利用边界配置法的结果比较这2种方法的精度.同时,还研究应力强度因子随裂纹深度和厚壁筒尺寸的变化规律.

应用ANSYS软件对圆孔板的应力集中以及平板中心裂纹、圆孔板孔边裂纹进行了有限元分析.计算了圆孔平板在单向或双向受力下的应力分布以及中心裂纹、孔边裂纹的应力强度因子,并与理论解进行了比较,其ANSYS解与解析解均比较接近.

在ＡＤＩＮＡ程序基础上，编制了有限元程序，对动态载荷作用下，三点弯曲试样应力强度因子的动态响应进行了分析，结果表明该程序是有效的。

管道弯头的研究是国内外的一个热点，文中利用叠加模型，提出了椭圆截面变厚度弯管的应力计算公式，并通过自行设计的管系得到实验验证；同时推荐使用半椭圆表面裂纹的应力强度因子和直管曲率修正的计算表达式，通过对12Cr1MoV钢的抗疲劳性能测试，验证了推荐公式比实测有8－10的安全系数，符合工程要求，文中提出的计算公式可供工程直接应用，图5表2参3。

通过改变三维8结点六面体等参单元的结点位置、结点数目和形函数，构造了一种12结点三维等参奇异单元，该单元的应力场具有1/√r奇异性，可以模拟裂缝前沿的奇异应力场；该单元的位移模式在其中两个坐标方向是线性变化的，因此．该单元与线性单元连接时不需要过渡单元，仍能保证交界面位移协调，克服了20结点三维等参奇异单元不能与线性单元协调连接的缺陷；文章最后将该奇异单元布置在裂缝前沿，应用有限元法计算了三点弯曲梁预制裂缝前沿的应力强度因子，该结果与规范公式计算值基本一致。

为了了解压水堆一回路弯管内表面裂纹在流固耦合作用下的扩展状况，利用ANSYS Workbench建立了舍环向内表面裂纹弯管的流固耦合模型，在不同约束条件下对不同位置的裂纹前缘应力和应力强度因子K进行了分析。分析结果表明：只有内压作用时，流固耦合会增大裂纹前缘K与应力，而且对外弯处裂纹影响大。只有闭合弯矩时，流固耦合会减小外弯处裂纹前缘K与应力。内弯处裂纹受压应力，流固耦合会减小压应力。只有张开弯矩时，流固耦合会增大内弯处裂纹前缘K与应力。外弯处裂纹受压应力。流固耦合会增大压应力。分析结果为核电一回路含缺陷弯管的安佥挂评价提供一定的依据。

对含有表面裂纹的构件，采用加强筋进行局部加强可以阻止或延缓裂纹的扩展。应力强度因子是表征裂纹尖端应力应变场的重要参量，因此研究加强筋对表面裂纹应力强度因子的影响对于加强筋的设计具有十分重要的意义。运用断裂力学的理论，采用有限元分析方法，建立带加强筋的平板表面裂纹三维模型。在裂纹长度不同的情况下，以加强筋的位置、长度、宽度和厚度为参数，分析了不同参数对裂纹应力强度因子的影响。结果表明，应力强度因子与加强筋的位置、宽度及厚度有关，长度对其影响可以忽略。

通过ANSYS建立焊接接头三区域模型。分别定义了不同的力学性能参数来模拟焊接接头各个区域力学性能的不均匀性,分别计算裂纹处在焊接接头各个区域的应力强度因子。计算结果表明：焊缝应力强度因子最低,母材次之,热影响区最高。说明材料的屈服强度与裂纹尖端的应力强度因子有密切的关系。屈服强度越高,应力强度因子越低。

应力强度因子K是断裂力学分析的一个重要内容，本文将油缸底盖与缸体间的未焊接部位视为内含圆筒形裂纹，在裂纹处采用了“1／4”弯曲奇异单元进行三维有限元分析，由裂纹面上的位移外推应力强度因子计算式，计算了油缸受内压和轴向载荷的K值。此研究为三维裂纹体的进一步分析打下了基础，是油缸优化设计关键的一步。其计算方法也可运用于类似结构的压力容器。