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1、 编号 南京航空航天大学 南京航空航天大学 毕 业 论 文 毕 业 论 文 题 目 材料内部缺陷的有限元仿真分析学生姓名 姚兴振 学 号 010830117 学 院 航空宇航学院 专 业 飞行器设计与工程 班 级 0108104 指导教师 王开福 教授 二一二年六月 南京航空航天大学南京航空航天大学 本科毕业设计（论文）诚信承诺书本科毕业设计（论文）诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） （题目：材料内部缺陷的有限元仿真分析 ）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表
2、或撰写的成果作品。 作者签名： 姚兴振 2012 年 5 月 21 日 （学号） ：010830117 毕业设计（论文）报告纸 i材料内部缺陷的有限元仿真分析 摘 要 结构缺陷包括结构表面的缺陷和结构内部的缺陷，表面的缺陷通常是可见的，易于观察和检测，而内部的缺陷却具有隐蔽性和危险性，其检测过程比较困难。目前国内外用于结构缺陷检测的方法如磁粉检测法、涡流检测法、超声检测法、X 射线检测法等，已经在其适用范围内得到了广泛的应用，解决了许多实际问题，但在结构内部缺陷的定性研究上，国内外相关文献很少。因此,对结构内部缺陷进行较为系统、全面的有限元仿真分析就成了一件非常必要的事情。本文应用 ANSYS
3、 13.0 对结构内部缺陷进行了初步的仿真研究，得到了一些有价值的成果。 本文应用弹性薄板理论模拟缺陷覆盖层在载荷作用下的变形，该研究可用于当缺陷位置深度与覆盖层直径之比11 805缺陷检测。将理论模型和数值模拟两者结合在一起，各发挥所长，相互补充，使研究更加有效。 关键词： 弹性薄板，内部缺陷，有限元，气压加载，ANSYS 毕业设计（论文）报告纸 iiFinite element analysis of material internal defects Abstract Defects of structures include inner defects and surface defe
4、cts. Defects on the surface of structures are visible and easy to be detected, but inner ones are covered and hard to be found. Some detecting methods are widely used and have solved many problems, such as Magnetic particle Method, Eddy current Method, Ultrasonic method, X-Ray method, etc. But there
5、 is few reported literature about qualitative researches on inner defects. Therefore, more systematic and comprehensive Finite Element Analysis of the structure of internal defects became a very necessary thing. In this paper, by using ANSYS 13.0 on the structure of internal defects of the prelimina
6、ry simulation studies, I get some valuable results. The cover layer of disfigurement is simulated with elastic sheet and its deformation under load is obtained. The study can be used to detect inner disfigurement whose proportion is 11 805, where the proportion is location depth is divided by the di
7、ameter. We used the mechanical mode, numerical simulation in this dissertation, which made the study more effective. Key Words：elastic plate; internal defects; FEM ; gas pressure loading method; ANSYS 毕业设计（论文）报告纸 iii目录 摘 要 . i Abstract . ii 第一章 引言第一章 引言 . - 1 - 1.1 结构缺陷概述. - 1 - 1.2 结构缺陷的研究方法. - 1 -
8、 1.3 结构缺陷的无损检测. - 1 - 1.4 课题背景和选题依据. - 3 - 1.5 本论文的主要工作和研究意义. - 4 - 第二章 有限元概述 . - 5 - 2.1 有限元法基本原理. - 5 - 2.2 有限元法分析过程. - 6 - 2.3 ANSYS 简介 . - 7 - 2.4 ANSYS 的基本分析过程 . - 7 - 第三章 结构内部缺陷在均布压力作用下的理论研究 . - 9 - 3.1 结构内部缺陷理论模型的简化与建立. - 9 - 3.1.1 弹性薄板理论的基本假设 . - 9 - 3.1.2 基本关系式和基本方程 . - 10 - 3.2 模型在特定载荷作用下的
9、变形分析. - 13 - 第四章 结构内部缺陷在均布压力作用下的有限元研究 . - 14 - 4.1 有限元模型重建理论. - 14 - 4.2 有限元模型的网格划分的分类. - 15 - 4.2.1 自由网格划分 . - 15 - 4.2.2 映射网格划分 . - 15 - 4.2.3 拖拉、扫掠网格划分 . - 15 - 4.2.4 混合网格划分 . - 15 - 4.2.5 利用自由度耦合和约束方程 . - 16 - 毕业设计（论文）报告纸 iv4.2.6 利用子区模型及其它 . - 16 - 4.3 有限元模型的验证. - 16 - 4.4 薄圆板在均布压力作用下变形的有限元分析. -
10、 18 - 4.4.1 40 mmD ，1 mmt 圆板在不同均布载荷作用下的有限元分析. - 18 - 4.4.2 1 mmt ，不同缺陷直径试件在不同载荷作用下的变形分析. - 20 - 4.4.3 40 mmD ，不同缺陷深度试件在不同载荷作用下的变形分析 . - 27 - 4.5 几种不同形状缺陷在均布压力作用下变形的有限元分析. - 34 - 4.5.1 圆柱状缺陷在均布压力作用下变形的有限元分析 . - 34 - 4.5.2 正四面体状缺陷在均布压力作用下变形的有限元分析 . - 36 - 4.5.3 半球状缺陷在均布压力作用下变形的有限元分析 . - 40 - 第五章 结论及展望 . - 43 - 5.1 结论. - 43 - 5.2 创新和贡献. - 43 - 5.3 展望. - 43 - 参考文献 . - 45 - 致谢 . - 45 - 毕业设计（论文）报告纸 - 1 -第一章第一章 引言引言 1.1 结构缺陷概述 结构缺陷主要包括结构
