一维正方准晶平行于准周期方向的直位错及相互作用

研究一维正方准晶平行于准周期方向的直位错的平面弹性问题.在导出应力分量的复表示的基础上,利用广义复变方法,求解了一维正方准晶中两个平行的无限长直位错间的相互作用力问题,给出了相互作用力的解析表达式.     

一维正方准晶垂直于准周期方向穿透的抛物线裂纹问题

研究一维正方准晶材料中垂直于准周期方向穿透的抛物线裂纹问题.通过广义保角映射将物理平面的抛物线裂纹外映射到数学平面中的单位圆内,得到声子场和相位子场的应力分量在像平面的复表示,以及抛物线裂纹尖端的应力强度因子.当参数取特殊值时,所得结果与Griffith裂纹的结果一致.     

一维六方准晶材料中双周期裂纹反平面问题

研究无限大一维六方准晶材料中含双周期分布裂纹的反平面问题,其基本胞元含有3条裂纹,且3条裂纹的中心恰好位于等腰三角形顶点.充分考虑问题的双周期对称性,通过运用椭圆函数理论、保角变换理论、施瓦兹公式获得了准晶声子场和相位子场的封闭解以及裂纹尖端处的应力强度因子表达式.     

复合材料Ⅰ+Ⅱ混合型周期平行裂纹尖端场

研究了裂纹面内均匀载荷作用下的正交各向异性复合材料板周期平行裂纹尖端场问题。利用复变函数方法,将力学问题化为偏微分方程边值问题。根据叠加原理,将偏微分方程边值问题化为Ⅰ型和Ⅱ型两个边值问题求解。在复数域内,利用双曲函数的周期性,通过构造适当的Westergaard应力函数,将周期平行裂纹尖端场问题化为单一裂纹尖端场问题。得到混合型周期平行裂纹尖端附近的应力强度因子和应力场的解析表达式。由于平行裂纹的周期性分布,应力强度因子的大小取决于形状因子。所得结果表明,当裂纹间距趋于无穷大时,应力强度因子退化为含单个中心裂纹时的结果,并且所得到的解析解更好的体现了平行裂纹分布的周期性。研究结果为结构和材料的强度设计提供了有意义的参考。     

1维6方压电准晶带4条裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法与保角变换技巧,探讨了1维6方压电准晶中带有4条裂纹的圆形孔口的反平面III型裂纹问题,得出了应力强度因子和电位移强度因子的解析解.由该解析解得出极限情形下的对称4裂纹圆形孔口、3条裂纹的圆形孔口、共线双裂纹圆形孔口、单裂纹圆形孔口、十字裂纹、T形裂纹对应的III型裂纹应力强度因子和电位移强度因子的解析表达式.     

一维正方准晶的无摩擦接触问题

利用复变函数方法研究了一维正方准晶的无摩擦接触问题,得到了刚性平底压头作用下接触面上应力函数、接触应力及接触位移的显示表达式。结果表明:1接触应力在压头边缘具有-1/2阶的奇异性;2压头下方接触位移与声子场作用力成比例关系。数值算例分析并验证了结论的正确性。在一定条件下,结果可退化为一维四方和六方准晶无摩擦接触问题的解。所得结论为研究准晶材料的接触变形提供了重要的力学量。     

半无限一维六方压电准晶材料中螺旋位错与裂纹的相互作用

该文采用复变函数方法研究了半无限一维六方压电准晶材料中螺旋位错与裂纹的相互作用问题,获得了应力强度因子、能量释放率和镜像力的解析表达式,并讨论了裂纹几何参数对它们的影响.     

三维二十面体准晶材料的运动裂纹问题

采用Bak准晶弹性动力学模型,研究三维二十面体准晶材料的运动裂纹问题.将Stroh公式推广到准晶材料动力学问题中,给出了应力和位移一般解的表达式.讨论了裂纹传播速度对声子场环向应力和相位子场环向应力的影响,结果表明,裂纹传播速度越大,对声子场和相位子场环向应力的影响越大.     

一维六方准晶中狭长体双半无限共线快速传播裂纹的精确分析解

利用复变方法,通过引入适当的保角变换,研究了一维六方准晶中狭长体双半无限共线快速传播裂纹动力学问题,得到了裂尖处的应力强度因子.在一些特殊条件下,狭长体双半无限共线快速传播裂纹动力学问题可以转化为静力学问题,通过极限运算,可以得到裂纹在裂尖处的应力强度因子,所得结果与已有的静力学结果一致.     

一维六方压电准晶材料中双周期裂纹反平面问题

讨论无限大一维六方压电准晶材料中一类裂纹中心位于矩形顶点且成双周期分布的反平面问题,利用周期对称性、保角变化、椭圆函数及施瓦兹公式,给出该问题场势函数的封闭解,进而得到了裂纹尖端的强度因子。     

压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端的场强度因子和机械应变能释放率的解析解.在极限情形下,该解析解可给出具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹等构型的相应结果.基于该解析解,通过数值算例讨论了具有不对称共线裂纹圆形孔口的裂纹长度以及半径对机械应变能释放事的影响规律,得到一些重要结论.     

钢桥面顶板焊缝处共线双裂纹耦合扩展特性分析

为了研究钢桥面顶板与U肋焊缝处多疲劳裂纹间的耦合扩展效应,结合线弹性断裂力学理论与ABAQUS-FRANC3D交互技术,建立了钢桥面顶板-U肋焊缝处共线双疲劳裂纹的数值分析模型,对比分析了单裂纹和共线双裂纹的裂尖应力强度因子,揭示了裂纹间距、干扰裂纹尺寸对基础裂纹扩展特性的影响规律,并通过足尺节段试验对理论模拟进行了验证. 分析结果表明：共线裂纹相较于单裂纹的应力强化效应不可忽略,而相同尺寸双裂纹代表了多裂纹扩展的最不利情况,且当共线长裂纹的间距与裂纹长度比值s/c小于0.5时,裂纹交互影响因子及其扩展速率受耦合效应影响显著.     

不同角度裂纹缺陷对材料动态断裂行为的影响

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对含相互垂直和相互共线两种裂纹缺陷介质在冲击载荷作用下的动态断裂行为进行了研究。结果表明:在动态冲击载荷的作用下,边裂纹缺陷处应力集中程度远大于试件的内部裂纹缺陷处应力集中程度;当裂纹从垂直内部裂纹缺陷的端部再次起裂时,表现为Ⅰ/Ⅱ复合型断裂;起裂后,裂纹的断裂模式很快由Ⅰ/Ⅱ复合型向Ⅰ型转化;而对于内部共线裂纹缺陷而言,裂纹的起裂和扩展始终表现为Ⅰ型断裂形式。当内部裂纹缺陷垂直于边裂纹时,内部垂直裂纹缺陷对边裂纹扩展的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速度均有抑制作用;且当裂纹再次从内部垂直裂纹缺陷处起裂后,裂纹的扩展速度和应力强度因子也较共线裂纹缺陷时的高;裂纹扩展速度与裂纹尖端的动态应力强度因子呈正相关性。     

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。     

具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法，通过构造保角映射．研究了具有不对称共线裂纹的圆形孔口的平面弹性问题，求得在裂纹尖端的应力强度因子．在极限情形下，不仅可以还原为已有的结果．而且给出带双对称裂纹的圆形孔口在裂纹尖端的应力强度因子．     

各向异性复合材料周期性Ⅱ型裂纹尖端应力分析

对各向异性复合材料板的周期性Ⅱ型裂纹尖端应力场进行了有关的力学分析,通过求解一类线性偏微分方程的边值问题,引入Westergaard应力函数、采用复变函数方法及待定系数法,给出在无穷远处受对称载荷τ作用下,周期性Ⅱ型裂纹尖端的应力强度因子,推出了各向异性复合材料板周期性Ⅱ型裂纹尖端附近应力场的理论计算公式。     

平面应力条件下共线双裂纹的拉伸特性

为探寻共面双线断续节理岩体平面应力条件下的拉伸特性,从远场应力角度出发,基于Fazil Erdogan(1962)在任意荷载条件下共线双裂纹的应力场分布思想,采用G.C.Sih(1972)提出的最小应变能密度因子判据(S判据),建立了远场应力与裂纹尖端附近应力场的对应关系,证明共线双裂纹在拉应力作用下自相似扩展;裂纹外侧与内侧的应力场分布形式相同,但数值偏小,且内侧裂纹先于外侧裂纹扩展;在材料性质、裂纹间距及长度已知的情况下,可反推材料破坏时的极限外力大小。     

基于共线异向混频技术的不可见疲劳裂纹定位

对金属构件中不可见疲劳裂纹进行有效的检测是保证其安全服役的关键因素,本研究利用共线异向混频技术对不可见疲劳裂纹进行检测和定位。当两列共线异向超声波在金属构件内相遇时,会与疲劳损伤发生非线性相互作用。研究结果表明,随着试件疲劳裂纹长度的增加,混频非线性系数单调递增,这与材料内部微观结构的变化密切相关。此外,通过控制两激励信号的延迟时间,使两列激励信号的相遇位置沿试件的水平方向由左向右移动,利用和/差频信号幅值最大值所对应的延迟时间对不可见疲劳裂纹进行定位。因此,利用共线异向混频技术可以对金属构件内部的不可见疲劳裂纹进行有效的检测和定位。