由材料塑性诱发的裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响显著。针对紧凑拉伸试样,通过构建其有限元模型,同时考虑塑性诱发的裂纹闭合效应,采用恒幅循环加载方式,对试样裂纹扩展区域内节点位移和反力进行计算与处理,获得了裂纹张开载荷,并讨论了网格尺寸、节点释放时刻、监测点位置等对裂纹张开载荷的影响;对于稳定的裂纹张开载荷,探讨了基于节点反力的线性插值计算方法,可获得更加精确的数值,研究成果对疲劳裂纹扩展分析和寿命预测具有参考价值。

针对气动冲击作用下钢桥裂纹闭合开展试验研究,以带人工裂纹平板试件为研究对象,考虑不同冲击方式、冲击参数、材料强度等因素下对裂纹闭合深度的影响.建立拉伸荷载作用下带扁平椭圆裂纹的扩展有限元模型,从应力强度因子的角度分析了不同裂纹闭合深度对裂纹扩展速率的影响.结果表明:三次冲击作用下,裂纹闭合表面较为平整且闭合深度更深.当裂纹宽度较小时,采用合理的冲击参数可获得较大的裂纹闭合深度,本次试验中,裂纹最大闭合深度可达2.0 mm.有限元结果显示,随着裂纹闭合深度增大,裂纹尖端应力强度因子大幅度下降,但增幅逐渐趋于平缓,从应力强度因子的角度表明了气动冲击作用对延缓裂纹扩展具有积极作用.