在材料强度科学和断裂力学看来,裂纹是灾难,它使许多工程构件突然断裂,造成恶性事故。然而从开发裂纹的功利入手,利用裂纹扩展实现应力下料,出现了裂纹技术的新概念,在与机械加工技术的交叉结合上,开拓了一个新的技术领域。随着实践的不断深入和断料的多样性,对裂纹技术提出了新的要求。为了减少耗费在切口制备工序上的时间,提出了用压口代替切口的思想,本文的主要目的在于对压口应力断料的模型进行有限元分析研究,从而得出压口应力断料的合理设计参数。 讨论了压口断裂有限元分析的基本方法和分析过程,探讨了ANSYS软件的断裂分析和接触分析功能。讨论了压口应力断料的理论基础,以V型缺口问题为研究对象,讨论了应力强度因子的表达方式。 基于断裂力学和裂纹技术的现有成果,利用ANSYS软件强大的前处理功能建立了压刃、棒料的三维几何模型,并通过切割边界、智能分网、扫略分网等方法划分了符合需要的三维有限单元。针对应力断料实际,对各种几何参数条件进行了系统计算,通过计算,得到了可用于工程实际的计算结果。 采用“应力外推法”计算了应力强度因子,发现该方法的准确性同裂纹尖端的距离有关,通过计算确定了合适的距离。得出了压口根部的应力强度因子分布状态,确定了起裂点的位置,并计算了起裂点的动态应力强度因子。为了验证本方法的正确性,采用“1/4节点位移法”计算了部分应力强度因子,发现两种方法的计算结果接近。 确定了压口应力断料合适的设计参数。用无量纲应力强度因子作为设计依据,通过改变压口的各种几何参数,得出了无量纲应力强度因子的变化规律,据此确定了压口的设计参数。本文的研究成果为压口应力断料的工程应用打下了基础。