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申请/专利权人：湘潭大学

摘要：本发明公开了一种裂纹板单元损伤程度计算方法。步骤如下：对裂纹板设置合适的测点数量；根据板的宽度和裂纹长度，计算裂纹相对宽度；计算裂纹应力扩散角，通过矩形板和挠度曲率理论，按等效单元损伤程度推算；根据板的高度和宽度，计算板的高宽比；根据板的高宽比，计算裂纹应力扩散角计算公式系数a2、a1和a0；根据裂纹应力扩散角，计算未损伤板截面的惯性矩；计算应力扩散部分板截面的惯性矩；计算应力扩散角法的板单元损伤程度；采用归一化处理加权平均后的修正参数，计算修正应力扩散角的板单元损伤程度。本发明提出一种裂纹板单元损伤程度计算方法，为开展损伤程度定量试验时，实际损伤程度的设计与计算提供理论依据。

主权项：1.一种裂纹板单元损伤程度计算方法，其特征在于包括如下步骤：（1）对裂纹板设置合适的测点数量，相邻测点之间的板段记为一个单元，测点单元长度为，使裂纹开在测点单元中间；（2）根据板单边裂纹长度和板模型宽度，计算裂纹相对宽度；（3）根据板模型宽度和板模型高度，计算裂纹板模型的高宽比；（4）依据裂纹相对宽度和高宽比，计算裂纹应力扩散角，裂纹应力扩散方式为直线型扩散，计算方法为： ；当时： ； ； ；当时： ； ； ；当时： ； ； ；其中和分别是裂纹应力扩散角计算公式的二次项系数、一次项系数和常数项；（5）计算未损伤板的单元线刚度，计算方法为： ；其中为材料的弹性模量，为未损伤板截面惯性矩，；（6）计算裂纹板损伤单元未损伤板段的线刚度，计算方法为： ；其中为裂纹板损伤单元未损伤部分一侧长，其中，为裂纹板损伤单元应力扩散部分一侧的板段长，其中；（7）计算裂纹板损伤单元应力扩散部分板段的线刚度：裂纹板损伤单元未损伤部分一侧长为，将其等效为长的个小段串联而成，为应力扩散部分一侧板段划分数目，每个小段均为矩形截面，第个小段的无应力区宽度： ；应力扩散部分第段的板截面宽度为： ；应力扩散部分第段的板截面惯性矩为： ；长为的第段线刚度： ；通过串联方法计算裂纹板损伤单元应力扩散部分板段的线刚度： ；（8）通过串联方法计算裂纹板损伤单元的线刚度： ；（9）计算裂纹板单元损伤程度： ；（10）归一化回归修正裂纹应力扩散角的裂纹板单元损伤程度 扩散角增长率取高宽比相同，高跨比不同的裂纹板模型计算裂纹应力扩散角增长比例；取高跨比为0.001的扩散角作为基准数据，计算裂纹应力扩散角在不同高跨比下的增长比例，平均不同高跨比的裂纹应力扩散角增长比例，得到裂纹应力扩散角增长率； 归一化处理取高宽比的裂纹应力扩散角数据作为目标函数，计算其余高宽比的优化系数和优化后的扩散角增长率；平均相同高跨比的优化扩散角增长率，最后进行归一化处理，归一化扩散角增长率计算公式如下： ； 板裂纹单元损伤程度计算公式修正拟合不同高宽比的裂纹应力扩散角增长率终值，再根据归一化扩散角增长率返回真实增长率，计算公式如下： ； ；对原扩散角进行修正，得到修正后的裂纹应力扩散角代入原公式计算，计算公式如下： ； ； 为计算模型换算为、推算模型时高跨比的裂纹应力扩散角增长率；修正后的板裂纹单元损伤程度计算公式为： ；上式中，下标表示优化Optimization，适用于。

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