构件中孔的应力集中问题研究开题报告

1. 研究目的与意义

由于某种用途，在构件上需要开孔、沟槽、缺口、台阶等，在这些部位附近，因截面的急剧变化，将产生局部的高应力，其应力峰值远大于由基本公式算得的应力值。这种现象称为应力集中。开口板被广泛的用于机械制造.土木工程等领域中，由于开孔所产生的应力集中效应导致结构的承载能力下降，并导致结构在应力集中附近破坏。目前对无限大含孔板的理论研究较为成熟。而工程中多为有限平板，所以这里我们研究有限含孔板。

1898年，德国的g.kirsch首先得出了平板单向受拉时圆孔附近应力集中的结果。1909年，俄国的g.v.kolosov采用复变函数方法求出椭圆孔附近应力集中公式。20世纪20年代末，苏联的n.i.kuskhelishvili等人全面的论述了弹性力学问题复变函数方法的基本理论和求解方法，利用保角变换求得开孔附近复杂应力的精确解。1951年，savinn在其著作【孔附近的应力集中】一书中，利用复变函数方法，对各向同性和各向异性的有限平板开孔的应力集中问题做了详尽的分析和数值计算。

在此之前，很多力学学者对开孔板应力集中展开研究，但这些研究主要研究对象是无限平面或半无限平面开孔板的应力场计算。在实际工程中，构件常常无法用无限大来处理，如何准确的求解有限大开孔板孔边的应力集中系数，是工程上无法避免的问题。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要的研究内容是运用ANSYS和弹性力学方法对有限含孔板进行分析，将有限板在各种力学状态下孔的应力集中以及在各种形状的板上用ANSYS进行求解。求解得到有限含孔板孔边的应力集中系数，从而了解含孔板孔边应力集中系数与什么条件有关。

预期目标是对有限元法和弹性力学方法求得的解进行对比分析，得到有限板中的孔是否与课题中改变的条件有关。基本完成对有限含孔板孔边应力集中的分析,满足现在工程应用中对于有限含孔板件的利用。同时可以利用课题中求得的相关条件对生活中一些不合理构件进行改进。

3. 研究的方法与步骤

有限元方法：运用ansys和弹性力学方法对有限含孔板进行分析，将有限板在各种力学状态下孔的应力集中以及在各种形状的板上用ansys进行求解。

1薄板中心含圆孔进行建模加载求解

2薄板板边含孔进行建模加载求解

4. 参考文献

1. 孙训方等编著.材料力学，北京：高等教育出版社，第4版，2009

2. 龚曙光编著，ansys基础应用及范例解析，北京：机械工业出版社.2004

3.朱晓东; 覃启东, 基于ansys平台含圆孔薄板的应力集中分析, 苏州大学学报(工科版) 2004年05期

5. 计划与进度安排

[1]3月 2日- 3月22日, 文献检索，提交开题报告

[2]3月23 日 -4月26日, 论文研究，提交外文翻译初稿

[3]4月 27 日- 5 月31日, 论文研究，提交论文初稿