钢桥疲劳裂缝的红外热成像无损检测

利用裂缝尖端应力集中的特点,提出一种钢桥疲劳裂缝无损检测方法.从理论上建立钢结构表面温度变化与其应力之间的本构关系模型,在实验中采用红外热成像法测试构件孔边畸变温度,计算构件相应点处的畸变应力,确定构件裂缝.以带孔平板为例,应用上述模型分析了周期荷载作用下圆孔周边点的应力和表面温度之间的关系.实验结果显示,当t=0.05 s时,圆孔左右节点温度降低达到最小值,上下节点温度升高达到最大值;当t=0.15 s时,左右节点温度升高达到最大值,上下节点温度降低达到最小值.实验结果符合理论模型,表明该检测方法可行.     

关于裂纹尖端应力应变奇异性的讨论(英文)

经典的弹性和弹塑性断裂力学解都认为裂纹尖端应力应变存在奇异性,而这在物理上是不真实。怎样来解释断裂力学解和物理事实的不一致?本文利用从能量原理导出的与积分路径无关的积分公式进行了讨论,提出了笔者的观点。文中认为应该辩证地考虑这个问题。如果我们用连续介质模型来描述裂纹尖端应力应变场,存在奇异性是可以理解的,但我们必须记住。这在物理上是不真实的,它是由于我们不适当地采用连续介质模型来描述裂纹尖端情况而引起的。事实上,断裂问题涉及到材料的分离,它与微观过程有关,连续介质模型在这里失去了理论前提。文中探讨了裂纹新表面的形成过程及表面能的物理含义。     

关于J积分的讨论

本文从能量守恒原理出发,讨论了J积分公式与能量守恒原理的关系,论述了我们对J积分公式物理意义的理解,认为J积分公式在稳态条件下可以用于裂纹扩展研究。且其与积分路径的无关性可直接由能量守恒原理给出。     

带有曲线穿透裂纹载流薄板的温度场

采用复变函数的方法,对带有曲线穿透裂纹的导电薄板在瞬间电流作用下的温度场进行了分析和计算,得到了电流在裂纹尖端的奇异特征,形成了点热源,进而得到裂纹尖端附近的温度场.理论计算结果与实验有较好的吻合,为计算裂纹尖端的应力场打下了基础.     

界面周期裂纹的SH波散射

研究了分布于两个半空间之间的界面周期裂纹对反平面剪切波的散射问题.应用有限富里叶变换.将一个周期带内的混合边值问题归结为对一具有周期核的第一类奇异积分方程的求解;借助于切比雪夫多项式,给出了积分方程的级数形式解,并得到了在裂纹尖端附近应力强度因子的计算公式.最后,对散射位移场的远场性态进行了分析讨论.     

空心圆管中环形片状裂纹对简谐弹性纵波的稳态响应

在弹性波理论中,对弹性波导如板、壳、柱等的研究,一直受到人们的重视.随着断裂力学的发展和应用,含裂纹的弹性波导问题引起了人们的关注.在工程实际中,人们希望得到更多的关于带裂纹的管路中弹性波传播时的某些特性,尤其是远场信息,因为它将直接为探伤技术等应用领域提供理论依据.在前文中我们讨论了其应力场在裂纹尖端附近的力学行为,在此我们将着重分析其位移场在离开裂纹时的远场特性.     

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面 I 型和 II 型断裂问题. 考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界, 运用 Fourier 变换, 将混合边值问题的求解转化为求解第一类 Cauchy 奇异积分方程, 获得了周期裂纹尖端应力场. 结果显示了非均匀材料参数, 材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.     

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面I型和II型断裂问题.考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界,运用Fourier变换,将混合边值问题的求解转化为求解第一类Cauchy奇异积分方程,获得了周期裂纹尖端应力场.结果显示了非均匀材料参数,材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.     

功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

试函数扩展的径向基点插值无网格-有限元耦合法在断裂力学的应用

为了发挥无网格法和有限元法各自的优势,提出径向基点插值无网格法与有限元直接耦合的计算方法(RPM-EFM)。无网格法只需要节点信息,无需单元信息,克服了有限元计算中网格畸变和重新生成带来的困难,故其在分析裂纹扩展和局部大变形等问题方面具有优势。应用试函数扩展的径向基点插值无网格法与有限元法耦合(ERPM-FEM),对含边裂纹的矩形板的裂纹尖端应力场和应力强度因子进行计算分析,结果与精确解高度吻合,且效率更高。     

结构钢开孔管断裂试验及数值分析

为研究金属的断裂机理及抗断设防,对10个结构钢开孔管进行了断裂试验和数值模拟．试验显示：裂纹起始于孔边,沿与荷载垂直方向迅速扩展,断面垂直于荷载方向,并有明显的剪切破坏痕迹,显示出断裂的定性规律：孔径越大,起始裂纹出现越早,开裂后的残余延性越大,双孔管断裂延性低于单孔管,结构钢开孔管断裂试验的数值分析表明：金属椭球面断裂准则对预测结构钢开孔管宏观初始开裂具有较高的精度,与试验结果吻合较好,但对双孔管断裂预测略偏于保守,该试验具有一定的工程意义．     

裂纹扩展条件及其温度场研究

通过研究裂纹扩展的热效应，提出了包含热效应的本构关系及裂纹扩展条件，建立了裂尖温度场模型，确定了温度分布函数，并进行了相应的实验，理论与实验结果吻合较好．     

用反向传播神经网络求解J积分

提出了一种基于反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network)建立专家系统求解J积分的方法。该方法以构件或材料的性能和形状参数，裂纹的几何参数为神经网络专家系统的系统输入，利用神经网络所具有的自学习，自组织能力，来实现系统输入与输出参数之间的非线性映射。通过应用实例表明，该方法可以用来有效求解J积分。     

聚合物裂尖损伤-钝化机制与损伤裂纹模型

依据对聚合物裂纹扩展过程的跟踪观测,描述了聚合物裂尖损伤钝化机制的基本物理特征．在此基础上,推导了裂纹尖端粘塑性区内材料的损伤演化方程,并建立了聚合物的损伤裂纹模型     

圆钢管混凝土柱在轴压下的局部屈曲

假设核心混凝土刚性很大,通过压杆和圆柱壳2种模型,假定了位移函数的三角函数形式,用能量法求解圆钢管混凝土柱在轴压下局部屈曲的临界载荷和临界应力,2种方法得到的计算结果相同.结果表明,核心混凝土的存在大大提高了钢管管壁抵抗局部屈曲的能力.     

剪切变形对半刚接柱计算长度系数的影响

在考虑剪切变形半刚接钢框架柱计算长度系数修正的基础上,改变端板连接钢框架的截面厚度,得出随着端板厚度的增大柱计算长度系数不断减小的结论.通过算例可知端板厚度12mm与50mm的变化幅度内计算长度系数差值高达37.02%;与刚性连接钢框架计算结果对比,得出考虑剪切变形对柱计算长度系数有显著影响,二者最大相差66.78%.根据剪切变形的计算长度系数变化规律,拟合出相应的曲线,为工程结构设计提供了参考.     

衔铁结构对比例电磁铁行程-力特性的影响

建立了比例电磁铁有限元仿真模型,利用Ansoft Maxwell2D电磁场有限元仿真软件对衔铁长度、衔铁上推杆孔的深度和孔径、衔铁前端和尾部倒角及圆角对比例电磁铁行程-力特性的影响进行了仿真计算。结果表明:衔铁长度对比例电磁铁工作行程内电磁力大小和水平程度有比较明显的影响;推杆孔的深度和孔径越大,靠近吸合面的电磁力越小;衔铁前端倒角对比例电磁铁行程-力特性影响比较明显;衔铁前端圆角、尾部倒角和圆角对比例电磁铁行程-力特性的影响很小;衔铁前端加工圆角可以增大比例电磁铁工作行程,但这是以减小工作行程内电磁力为代价的。