就光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的有关问题与李建昌同志商榷

自70年以来,李建昌同志陆续在广西大学学报上发表三篇有关光弹法测定应力强度因子的论文。它们分别是《用光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ兼论单级条纹法和双级条纹法的可靠性》,《斜裂纹分支应力强度因子K_ⅠK_Ⅱ的光弹法测定》,《斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定(之二)》。以下分别简称为《论文一》、《论文二》、《论文     

交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元

为了研究交叉裂纹各裂尖应力强度因子之间的相互影响,建立了交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元,以十字交叉裂纹为例,分别对正交十字裂纹或斜十字裂纹各裂尖应力强度因子相关参数进行研究,分析了薄板尺寸、裂纹夹角与奇异区尺寸等相关参数对十字交叉裂纹各裂尖应力强度因子的影响,其中K_Ⅰ、K_(Ⅱ)为裂尖Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。算例分析表明,当板宽与裂纹长度满足W/a≥13时,能够忽略板的尺寸对正交十字裂纹裂尖应力强度因子的影响,可视为无限大板;对于斜十字裂纹情况,当水平裂纹长度不变时,随着斜裂纹长度参数d的增大,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅱ,C)和K_(Ⅰ,D)逐渐递减,而K_(Ⅱ,A)、K_(Ⅰ,B)、K_(Ⅱ,B)和K_(Ⅰ,C)逐渐递增,对于K_(Ⅱ,D)则出现先减后增的趋势;当斜裂纹长度参数d=0时,随着裂纹夹角γ的变化,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅰ,B)大小相等,符号相同,K_(II,A)、K_(Ⅱ,B)则大小相等,符号相反,且各裂尖应力强度因子对裂尖奇异区尺寸不敏感。证明了Williams单元能够同时快速求解交叉裂纹各裂尖应力强度因子,且具有较高的计算精度。     

斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定

一、前言在工程问题中,构件和缺陷(或裂纹)的几何形状,往往都是比较复杂的,要确定复杂形状构件中裂纹尖端的应力强度因子,在理论上有时是很困难的,甚至不大可能,这就不得不求助于一些近似的方法,如有限单元法和光弹性法。用光弹法测定裂纹尖端的应力强度因子k_1,从许多具有理论解的简单试样的试验结果看来,已经验证了光弹法的可靠性,並可达到工程上所要求的精度范围(10％以内)。从目前我们所接触到的国内外资料来看,对应力强度因子k_1的研究方面是比较成熟的,     

基于有限元的非共线边裂纹相互影响研究

薄壁结构是飞机中常用的工程结构。薄板中裂纹将直接影响结构的剩余强度。当薄板结构含有多个裂纹时,其强度分析过程复杂。利用有限元分析方法对含有两等长非共线边裂纹的有限宽板进行了系统分析。通过与共线边裂纹情况对比,提出了合适的应力强度因子K_Ⅰ的修正系数F_1。同时,分析了裂纹相对位置对应力强度因子K_Ⅱ的影响,当两裂纹相对方位角为18.8°时,K_Ⅱ取最大值,而该最大值的大小仅仅与板宽w与裂纹长度a的比值w/a有关。结果为估算含有该类裂纹结构的剩余强度及裂纹扩展行为提供方便快捷的方法。     

多孔边裂纹板的应力强度因子计算

本文将复变应力函数的迭加解法进一步推广应用于求解一般的多孔边裂纹问题.文中阐明了这种复变应力函数迭加解法的基本原理,并用此方法计算了双孔、三孔和四孔边裂纹板的若干数值例子.考核计算表明,对于双孔平行边裂纹板(M=4),其应力强度因子解K_1与文的解相对误差小于7%.因而,用本文方法解已能满足一般工程精度要求.     

通过测定缺口应力集中系数确定强度因子K_1、K_2及混合载荷下的K_1、K_2值的方法

计算或测定构件裂纹的强度因子是工程断裂力学中一个极为重要的问题。通过测定缺口试件的应力集中系统从而确定强度因子的方法,避开了一般方法中制造人工裂纹以及正确选择测点的困难,使测定强度因子比较容易进行。文中推导了这种方法的理论依据,并通过对单边带裂纹的构件的K_2值测定,验证了这种方法的可行性。     

Ⅱ型断裂试样应力强度因子有限元分析

采用八节点四边形等参元蜕化的三角形四分之一点奇异单元,对四点弯曲(FPB)和双剪(DFS)纯剪切Ⅱ型断裂试样进行了有限元分析,并归纳了多项式应力强度因子K_Ⅱ表达式;K_Ⅰ/K_Ⅱ<0.02,基本属纯Ⅱ型,计算精度满足工程要求,可用于测定Ⅱ型应力强度因子临界位K_(Ⅱc)。     

带裂纹厚壁圆筒应力强度因子的几种计算方法

确定应力强度因子是断裂力学的重要内容。该文在考虑裂纹尖端应力应变奇异性的前提下 ,通过有限元的位移法和应力法分别计算了承受高压厚壁筒裂纹尖端处的应力强度因子 ,并且利用边界配置法的结果比较这 2种方法的精度。同时 ,还研究应力强度因子随裂纹深度和厚壁筒尺寸的变化规律     

带有环向内裂纹的薄壁钢管结构断裂力学计算分析

应力强度因子是衡量裂纹尖端应力集中水平的一个重要的参数.针对工程中常用的薄壁钢管结构断裂问题,采用有限元方法研究含有环向内裂纹的薄壁钢管结构在纯弯曲状态下的断裂力学响应,分析不同裂纹深度和环向裂纹长度对裂纹前端应力强度因子变化的影响,得到相关的灵敏度曲线.结果表明,在纯弯曲状态下,裂纹深度和环向裂纹长度对应力强度因子的影响规律不相同.     

利用边界元计算平面复合型裂纹应力强度因子的杂交法

提出了一种平面复合型应力强度因子K_Ⅰ和K_(Ⅱ)的新算法。这种算法充分利用了边界单元法的输出结果,同时计及了韧带上的应力和裂纹表面上的位移,且由于采用了裂纹尖端附近应力和位移的渐近展开式的高阶项(第2项),因而提高了计算精度,但并不增加计算工作量。算例也证实了上述结论     

光弹性测定复合型应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ

当紧靠裂纹尖端处的等色线图案失真时,我们提出一个确定K_1和K_(11)的方法:在等色线图案上测定远场点(r/a≥0·15)的r、θ、N值,同时,采用裂纹尖端附近非奇异近似应力公式来建立新的K-N关系式。最后用该K-N关系式及远场点的r,θ、N测定值计算K1和K11的实验值。为了检验这个方法的精度,我们做了单边斜裂纹有限矩形板单向均匀拉伸光弹性试验。     

岩石声发射参数与断裂力学参量的关系研究

依据声发射测试原理及断裂力学基本理论,导出了低脆性岩石声发射总数N与应力强度因子K_I关系的一般表达式。分析表明:N并非与K_I~n成简单的比例关系,但如果K_I取值范围满足2K_(I0)≤K_I≤8K_(I0)相似文献   

光弹性测定K_Ⅰ,K_Ⅱ和σ_(ox)的γ-N曲线斜率法

为了了解双轴载荷效应对测定复合型应力强度因子K_Ⅰ,K_Ⅱ的影响,本文提出一个确定K_Ⅰ,K_Ⅱ和σ_(ox)的γ-N曲线斜率法。即根据等色线图案作出α=±θ的γ-N曲线。采用(N)/(γ)—(K,σ_(ox))关系式及(N/γ)值计算K_Ⅰ,K_Ⅱ的实验值。计算结果表明,计及σ_(ox)时可以提高测定K_Ⅰ,K_(Ⅱ)值的精度。     

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子影响的数值研究

应力强度因子表征了裂纹尖端奇异应力场的强度,它是研究裂纹扩展规律和带裂纹构件强度的基础。采用有限元法,对受均布荷载作用存在边缘Ⅰ型裂纹的平面板进行了数值分析。研究了裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响,分别计算了具有不同裂尖圆弧r_0的Ⅰ型裂纹的应力强度因子。采用应力法计算不同半径处的表观应力强度因子,插值到裂尖圆弧而得。根据计算结果,绘制K_Ⅰ-r_0曲线,利用最小二乘法拟合至尖裂纹(r_0=0)即得理想尖裂纹的应力强度因子,与解析解相差仅0.7%。该曲线为带圆弧裂纹的应力强度因子测试和带圆弧裂纹构件强度计算提供了依据。     

混合型应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的有限元计算

本文通过偏置直裂纹三点弯曲试件的算例,讨论了自由边界对应力强度因子计算精度的影响。指出了使用虚裂纹扩展法时值得注意的裂纹扩展方向问题。并且对具有四分之一边中结点的二次等参元的奇异性问题作了研究,证明了对于正方形的这种单元,沿对角线方向的位移仍含有r~(1/2)项。     

裂纹法测试陶瓷材料K_(IC)的研究

通过利用TZP陶瓷材料制备裂纹体陶瓷试样,探讨裂纹法测试K_(1c)及其影响因素,提出了较好控制裂纹扩展的方法,并就加载速度、相变增韧及残余应力等因素对裂纹体试样的K_(1c)影响进行了分析讨论,以完善该方法,使其具备工程实用价值.     

用激光散光法测有中心裂纹拉伸板的应力强度因子K_Ⅰ

本文用激光散光法对有中心裂纹拉伸试件的Ⅰ型应力强度因子进行了测试,实验及分析表明:用激光散光法测应力强度因子比用透射式光弹法简便,而且有利于提高实验的精度,对于解决三维断裂力学问题有着良好的发展前景。     

热交换管内壁半椭圆裂纹应力强度因子的数值研究

使用ANSYS软件建立了热交换管内壁横截面上含半椭圆裂纹的有限元分析模型,用来模拟裂纹尖端应力奇异性.通过对裂纹前缘进行离散,得到不同扩展的裂纹前缘.在不同热机械耦合载荷下,计算并比较了不同裂纹参数下有限元模型的应力强度因子K_Ⅰ值.讨论了K_Ⅰ值分布规律以及影响其分布情况的因素.     

旋转园盘混合型裂纹的光弹性研究

用光弹冻结应力法及解析法对具有斜裂纹的旋转园盘混合型应力强度因子进行了研究。当使用光弹条纹计算SIF时,文中给出最佳测取数据区域,可以提高确定应力强度因子的精度。结果表明解析法计算值与光弹性实验值是很接近的。     

光弹贴片法测定复合材料构件应力强度因子

本文介绍了贴片法对正交各向异性单向板Ⅰ型裂纹应力强度因子的测定方法.在测试结果的运算中,从理论公式对增强效应进行了估算,且在试验技术上考虑了增强效应与泊桑比不匹配问题,试验结果表明:用贴片法测试复合材料的K_1在技术上可行,精度基本上可符合工程需要,在解决复合材料的断裂研究上有一定的参考价值.