圆片裂纹的应力强度因子

圆片裂纹问题是三维无限弹性体内嵌裂纹的一个经典问题,也是一个重要的理论工作－从Ｆａｂｒｉｋａｎｔ 方程出发,建立了一种特殊的极坐标体系,首先解决了法向载荷下圆片裂纹上特殊点的应力强度因子,并通过坐标系的旋转解决了圆片裂纹上任意点的应力强度因子－ 对于裂纹上作用切向载荷的情况,先单独研究载荷分别沿坐标轴方向的两种情形,然后就一般情形下通过坐标旋转并将载荷沿坐标轴分解后分别求解,再叠加得其应力强度因子－ 从而解决了圆片裂纹上作用幂级数载荷下的三类应力强度因子－ 研究表明,如果圆片裂纹上的载荷是幂级数形式,则其应力强度因子具有闭合形式解     

厚壁筒内裂纹深度与动态应力强度因子的关系

根据有限元法的基本理论，采用了求位移的方法，分别求解了具有５种裂纹深度的静止边裂纹的厚壁圆筒在同种内载荷作用下的静态应力强度因子，设计了合理的计算动态应力强度因子的方案，并分别计算了５种裂纹深度下厚壁筒在２种载荷作用下的动态应力强度因子，从而得到一些动态应力强度因子随裂纹深时间变化的规律。     

切向载荷下内嵌椭圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题首先建立平片裂纹问题中裂纹面上的载荷和裂纹扩张位移所满足的微分积分方程,对椭圆片裂纹问题进行研究,如果作用在椭圆片裂纹面上的载荷是幂函数形式,则其裂纹扩张位移有闭合形式解其中关键步骤是作者利用了首创的一种特殊极坐标体系计算得到了一系列的微分积分结果,再利用待定系数法得出了各种载荷下的线性方程组,解之后可得其裂纹扩张位移解答,于是各种情况下的裂纹边界处的应力强度因子随即可得本文得出了裂纹面上作用三次幂切向载荷的多种情形的应力强度因子     

法向载荷下内嵌椭圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题．研究表明，如果作用在裂纹面上的载荷是幂函数形式，则其位移间断值有闭合形式解．本文得出了裂纹面上作用高次幂法向载荷的多种情形的应力强度因子．     

法向载荷下内嵌随圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题。研究表明，如果作用在裂纹面上的载荷是幂函数形式，则其位移间断值有闭合形式解。本文得出了裂纹面上作用高幂法向载荷的多种情形的应力强度因子。     

波浪载荷作用下海洋结构焊趾表面裂纹的应力强度因子计算

提出一种考虑波浪外载荷影响的应力强度因子计算方法,并通过与权威经验公式进行对比以验证其有效性;在不同的浪向、频率下对某半潜平台立柱与撑杆连接处肘板焊趾表面裂纹应力强度因子幅值进行计算.结果表明:由经验公式所得应力强度因子幅值与实际波浪载荷作用下的结果差别很大;可根据部分计算结果预测不同波浪载荷作用下不同尺寸裂纹的应力强度因子幅值.     

含曲线裂纹的压电材料反平面应变问题

用复函数的Faber级数展开方法 ,通过求解Hilbert问题研究了含任意曲线裂纹的压电材料反平面应变问题 ,获得了问题的解析解和场强度因子。结果表明 ,当边界上仅受应力和电位移载荷作用时 ,应力场与电位移载荷无关 ,电位移场与应力载荷无关。算例中分别给出了圆弧裂纹的强度因子和椭圆弧裂纹问题的无量纲强度因子。     

含曲线裂纹的压电材料反平面应变问题

用复函数的Faber级数展开方法,通过求解Hilbert问题研究了含任意曲线裂纹的压电材料反平面应变问题,获得了问题的解析解和场强度因子。结果表明,当边界上仅受应力和电位移载荷作用时,应力场与电位移载荷无关,电位移场与应力载荷无关。算例中分别给出了圆弧裂纹的强度因子和椭圆弧裂纹问题的无量纲强度因子。     

含曲线裂纹的电压材料反平面应变问题

用复函数的Faber级数展开方法，通过求解Hibert问题研究了含任意曲线裂纹的压电材料反平面应变问题，获得了问题的解析解和场强度因子。结果表明，当边界上仅受应力和电位移载荷作用时，应力场与电位移载荷无关，电位移场与应力载荷无关。算例中分别给出了圆弧裂纹的强度因子和椭圆弧裂纹问题的无量纲强度因子。     

含椭圆形夹杂的压电材料反平面应变问题的基本解

应用复变函数的Ｆａｂｅｒ级数展开，导出了在集中载荷作用下，含椭圆夹杂的压电材料反平面应变问题的基本解，对向个简单情形的问题，给出了封闭形式的复型基本解和裂纹尖端的场强度因子，结果表明，应力强度因子与普通材料的应力强度因子相同，而电位移强度因子与前者有相同的表达形式。     

平行双裂纹应力强度因子的计算方法

为了快速、方便地估算多裂纹尖端的应力强度因子,以承受均匀拉伸载荷的含平行双裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移量确定平行双裂纹尖端应力强度因子的新方法.该方法以单裂纹问题中最大张口位移与应力强度因子间的函数关系为基础,考虑了平行双裂纹的垂向、纵向裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出纵向间距比为0时不同裂纹长度比下与垂向间距比相关的修正系数表达式,并进一步分析了裂纹纵向间距比对双裂纹尖端应力强度因子的影响,最终建立了平行双裂纹应力强度因子的简便方法.     

圆筒表面椭圆裂纹应力强度因子的数值研究

为解决用有限元方法进行三维裂纹问题分析时的难点,通过在裂纹前沿设置奇异单元,建立了圆筒表面椭圆裂纹的断裂力学有限元分析模型;通过Visual Basic对ANSYS的封装调用,编制了便于工程化应用的圆筒表面椭圆裂纹应力强度因子自动分析软件AutoSIFA;运用该软件得到了弯扭载荷作用下圆筒表面椭圆裂纹应力强度因子的变化规律,绘制了裂纹最深点应力强度因子形状修正系数F1的曲线图谱,并拟合出了便于工程应用的相关公式.     

含随机微裂纹的椭圆孔口应力分析

针对实际工程中广泛存在的孔洞边缘含有随机微裂纹的孔口应力分析问题建立了理论模型.利用微裂纹在小尺度下的局部保角性构造近似的复变函数,通过对微裂纹与宏观孔洞的尺度分离获得了不同尺度下椭圆孔口的应力场,并扩大了复变函数的应用范围.结果表明,通过近似的复变函数的构造和微裂纹与宏观孔洞的尺度分离,能够准确计算含微裂纹椭圆孔口的应力场和应力强度因子.当含随机微裂纹的椭圆孔洞所在平面承受竖向均布载荷时,椭圆长短轴的比值越大,应力强度因子的极值越大,且应力强度因子沿椭圆边缘的衰减速度越快;当椭圆长短轴的比值足够小时,微裂纹位置对应力强度因子的影响不大.     

双弹性材料界面裂纹平面问题的边界积分方程解法

本文利用作者关于Ｇｒｉｆｆｉｔｈ裂纹问题边界积分方程法的已有结果，研究了两种不同弹性半平面材料粘接界面的共线裂纹问题，导出了问题的边界积分方程和应力强度因子的位错密度公式，获得了问题的一般解析解，对界单裂纹问题和界周期裂纹问题进行了详细讨论，给出了非对称载荷作用情形应力强度因子的精确解和一些典型问题的结果，比文献上用复函数法得到的结果更为一般。     

基于直流电压降法的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率测量方法

通过有限元分析得到了三点弯曲试样的裂纹长度与电压降及裂纹尖端应力强度因子的关系式,开发了可以在应力强度因子恒定、可控升高和降低的条件下进行疲劳试验的软件,通过编写测试程序的方式连续进行不同载荷、载荷比、频率条件下的疲劳试验,在线测量裂纹扩展速率,且根据裂纹长度扩展情况自动改变测试条件.通过对2种镍铝青铜合金材料疲劳裂纹扩展速率测量,对该方法进行了验证,得到了裂纹扩展速率与应力强度因子关系曲线,并利用Priddle公式和ParisErdogan公式拟合得到了裂纹扩展应力强度因子门槛值等疲劳特征参数.     

带三条不对称裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造新的保角映射,研究了具有三条不对称裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,得到了复应力函数φ(ζ)和ψ(ζ)的精确表达式,并求得裂纹尖端应力强度因子的解析解.在极限情形下,不仅可以还原为已有的情形,还可以给出L形裂纹的应力强度因子.     

玻璃钢套管Ⅰ型裂纹应力强度因子的数值计算

为研究含裂纹玻璃钢套管裂纹尖端应力强度因子,采用ANSYS软件建立了含中心裂纹玻璃钢套管的有限元模型,研究了玻璃钢套管长度、端面直径、裂纹长度及外载荷对裂纹尖端应力强度因子的影响.研究结果表明:可以采用有限元软件解决裂纹尖端应力场奇异性的问题,验证了使用位移外推法和J积分方法求解应力强度因子的正确性;当只改变一个参数时:裂纹尖端应力强度因子随裂纹长度变化呈线性增长;随着外载荷的增长,裂纹尖端应力强度因子呈正比关系增长;当试件长度与裂纹长度符合无限大平板假说时,采用位移外推法和J积分方法求解的应力强度因子与解析解基本一致.该成果对研究玻璃钢套管具有一定的参考价值和指导意义.     

输油管道表面裂纹初始扩展的研究

针对输油管道中检测出的表面裂纹提出了在测量沿着裂纹表面的开口方向位移分布的基础上,通过计算裂纹周围的应力分布,评价裂纹端部应力强度因子Kest的方法.通过有限元解析对不同深长比(c/a)的表面裂纹,对在各种载荷作用下的应力强度因子KFEM进行了评价.并与传统的Newman-Raju公式对同样裂纹计算的相应应力强度因子K进行了比较.其结果是KFEM与K的结果基本相同.说明了本评价方法的可靠性.通过实验研究了表面裂纹初始疲劳扩展过程中裂纹端部应力强度因子Kest,结果表明对实际输油管道中存在的表面裂纹,即使载荷、裂纹深度未知及裂纹周围有残余压缩应力存在的情况下,本文提出的应力强度因子的评价方法仍然有效.     

含椭圆形夹杂的压电材料反平面应变问题的基本解

应用复变函数的Ｆａｂｅｒ级数展开，导出了在集中载荷作用下，含椭圆夹杂的压电材料反平面应变问题的基本解。对几个简单情形的问题，给出了封闭形式的复型基本解和裂纹尖端的场强度因子，结果表明，应力强度因子与普通材料的应力强度因子相同，而电位移强度因子与前者有相同的表达形式。     

正交异性压电双材料反平面界面裂纹应力分析

分析了正交异性压电双材料在反平面无穷远处机械载荷和面内电载荷作用下的反平面界面中心裂纹,通过运用复合函数法和待定系数法,使双层板反平面界面中心裂纹尖端断裂转换为求解偏微分方程组的边值问题,求解边值偏微分方程组,在裂纹尖端邻近,对相应电位移强度因子和应力强度因子进行定义,从而得到应力场、电位移场、应力强度因子、电位移强度因子表达式。结果表明应力总是促进裂纹扩展,应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率与力电载荷、裂纹长度有关。数值研究了机械能应变释放率与材料参数的差异、外加载荷、裂纹长度之间的关系。