楔型向错偶极子对界面裂纹尖端场的干涉

研究了材料中楔型向错偶极子与界面裂纹的弹性干涉效应.运用复变函数方法获得了复势函数和应力场的封闭形式解答,导出了界面裂纹尖端应力强度因子的解析表达式.讨论了向错偶极子的位置、方向和偶臂长度对界面裂纹尖端应力强度因子的屏蔽和反屏蔽效应.结果表明,向错偶极子靠近裂纹尖端时,对应力强度因子的屏蔽或反屏蔽作用非常强烈.向错偶极子的方向存在一个临界值使其对应力强度因子的屏蔽或反屏蔽效应最大.另外,偶臂长度和材料失配对应力强度因子的影响也很大.     

正交各向异性板周期张开型平行裂纹的应力分析

通过构造适当的Westergaard应力函数,采用复变方法和待定系数法对正交各向异性纤维增强复合材料板的周期张开型平行裂纹尖端附近的应力场进行力学分析.在无穷远处对称拉伸载荷的作用下,利用双曲函数的周期性,修正常规的应力强度因子定义,得到用n表示的周期张开型裂纹尖端的应力强度因子及用修正的应力强度因子表示的周期张开型裂纹尖端附近的应力场的显式解析表达式.此外,应力场的大小与材料弹性常数有关,这是正交各向异性材料不同于各向同性材料的特征.由于裂纹的周期分布,应力强度因子的大小取决于形状因子.结果表明,当裂纹间距趋于无限大时,退化为含单个中心裂纹正交异性纤维增强复合材料板的结果,并且所得的解析解能更好地体现裂纹的周期性.     

基于扩展二相杂交应力有限元法的两相材料界面裂纹断裂力学分析

实际应用过程中,由于复合材料界面两侧各相材料性能各异以及制造过程中存在的缺陷,在外载荷的作用下,界面处产生大量初始微裂纹进而扩展相交形成宏观裂纹最后扩展贯通导致结构失效。因此,对于界面裂纹的分析研究对优化复合材料,提高其应用性能及可靠性是十分重要的。提出了一种扩展二相杂交应力有限元法,通过构建包含边界裂纹、水平中心裂纹以及倾斜裂纹的两相材料的扩展二相杂交应力有限元单元模型对界面裂纹进行断裂力学分析。应用Lagrange乘子法将各个界面裂纹面面力为零边界条件和未断裂界面的面力连续条件引入修正余能泛函中,在每一相材料域内假设高阶多项式应力函数,充分考虑界面形状的影响,构建互作用应力函数,引入双材料界面裂纹裂尖附近奇异应力场函数。基于Fortran程序求解后得到单元应力场,采用最小二乘法计算了界面裂纹的应力强度因子。通过该方法得到的数值模拟结果和传统有限元分析的数值结果进行比较,验证该方法的有效性和准确性。     

断裂过程区折线应力分布模型

在分析了线弹性材料裂纹前缘应力场与混凝土材料裂纹尖端应力场之间关系的基础上，提出描述混凝土裂纹前缘微裂区应力卸载曲线的折线应力分布模型，并据此导出描述上述两应力场之间联系的场关系方程．这一模型为寻求混凝土裂尖应力场、位移场的解析解奠定了基础．     

各向异性双材料Ⅲ型界面裂纹应力分析

研究了各向异性双材料Ⅲ型界面裂纹问题.通过构造新的位移函数,采用复合材料断裂复变方法,求解了一类偏微分方程组的边值问题,推导出各向异性双材料Ⅲ型界面裂纹尖端附近的应力场、位移场以及应力强度因子的表达式.结果显示,裂纹尖端附近应力具有r-1/2的奇异性,但没有振荡性,通过算例得到应力随极径r变化的规律.当坐标轴与各向异性材料的纤维主方向重合时,即夹角φj=0,(j=1,2),获得了正交异性双材料Ⅲ1型界面裂纹的应力场、位移场与文献一致,验证了结果的正确性.     

冲击载荷下无限长条损伤材料反平面裂纹问题研究

为了研究冲击载荷下小范围损伤时材料的裂纹问题，建立了无限长条含损伤材料的反平面有限长裂纹的力学模型．从宏观唯象角度，采用Lemaitre在应变等效假设基础上建立的损伤本构方程，通过积分变换-对偶积分方程方法，获得了裂纹尖端动态应力场．动态应力强度因子的计算结果显示，在小范围损伤的情况下，随着损伤的增加，动态应力强度因子的幅值降低，反映了小范围损伤时损伤对裂纹扩展的屏蔽作用．     

各向异性和正交异性双材料界面裂纹尖端应力

对各向异性和正交异性双材料I型界面裂纹尖端应力场中的A类情形进行了讨论,给出相应的力学模型与应力函数,求得了A类情形下各向异性和正交异性双材料I型界面裂纹尖端应力场。作为检验,当x轴与各向异性材料纤维方向之间的夹角φ=0时,各向异性材料转变为正交异性材料,代入所得的应力场和位移场,得出的验证结果与参考文献一致。     

低频P波荷载下压电介质中共面裂纹的耦合断裂行为

对压电介质中共面裂纹的动态断裂问题进行建模,并求解该边界值问题.将裂纹形状等效为等面积的矩形以便于理论分析和增加安全评价的可靠性,采用一般Almansi理论得到了广义应力场、广义应力强度因子和能量释放率的解析表达式.考虑部分电导通裂纹边界条件,将边界值问题转换为3组对偶积分方程,并以裂纹上下表面的位移阶跃函数作为未知函数.通过将位移阶跃函数展开成Jacobi多项式,得到裂纹尖端的广义奇异应力、广义强度因子和能量释放率的解析解.最后,通过数值算例研究了P波载荷频率和矩形裂纹几何尺寸对裂纹扩展行为的影响规律.研究结果显示了该方法的正确性及在动载作用下裂纹相互作用引起裂纹扩展行为的复杂性.     

平行偏置裂纹相互作用及其合并条件

裂纹之间的相互作用因其位置和方向的不同会引起应力场的相互增强或者相互减弱效应.运用FRANC2D软件,对单向拉伸载荷作用下含2条平行偏置裂纹的平板进行有限元分析,计算得到2条平行偏置裂纹在不同几何特征下的应力强度因子和应力变化图,再现了它们相互作用的应力场叠加规律,讨论了裂纹水平间距比(s/a2)、裂纹垂直间距比(h/a2)和裂纹长度比(a2/a1)对应力强度因子的影响以及2条裂纹之间的相互作用情况.结果表明:裂纹尖端内侧在s/a2=-1.4时所受的屏蔽效应最明显,h/a2对应力强度因子的影响因s/a2表现为3种不同的变化规律,且等大裂纹的相互作用最为显著.在此基础上验证了在用含缺陷压力容器安全评定(GB/T19624-2004)中关于非共面的两相邻穿透裂纹合并条件的适用性.     

论裂纹尖端的奇异性质

本文由弹性平面椭圆孔的精确解出发，用一个椭圆裂纹模型（钝角裂纹模型）退化到无限细裂纹（尖角裂纹模型）的方法讨论了平面裂纹尖端应力场的奇异性质。文中将裂纹尖端附近的应力场表达为一个多变量函数。然后，由各种不同的途径趋向裂纹尖点，从而求得了多重极限。分析表明，这一多变量函数的全面极限并不存在，而多重极限是存在的，但是各不相等。由这些多重极限的变化可以将裂纹尖点的应力分为两种类型：固有应力和趋近应力。其中固有应力是椭圆裂纹模型尖端处固有的应力，这些应力全部满足边界条件；趋近应力是当椭圆裂纹退化到无限细裂纹时所产生的应力场。由趋近应力和固有应力的变化就可以说明裂纹尖点应力场的奇异性质，并可解释“次裂纹”形成的原因。 本文根据对裂纹尖端应力场奇异性质的分析结果讨论了Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ－Ｉｒｗｉｎ应力强度因子理论的近似性和局限性，并为应用钝角裂纹模型建立起来的广义应力强度因子理论［９］的裂纹尖端应力场计算提供了一种分析方法。     

围岩在不同开挖步下载荷释放率研究

隧道开挖过程中存在应力释放问题,所以正确模拟围岩荷载释放率是数值分析的关键.以往研究者模拟围岩释放率采用经验法或者二维模拟分析,而隧道开挖是空间问题.因而对于复杂应力状态条件下的隧道开挖会造成很大的误差.因此,本文根据围岩参数三维数值模拟隧道全断面开挖确定荷载释放率.与部分以往研究结果不同,拱底出现隆起,释放率出现负值.     

残余应力释放系数的有限元计算

本文采用有限无法对盲孔残余应力释放测量中所需的应力释放系数进行了计算。这种方法克服了采用实验标定的缺点,具有较大的实用价值。     

磁处理降低焊接残余应力中磁场方向的影响

为了解磁处理可降低铁磁性材料残余应力的内在机理和作用规律,通过实验研究了焊接试板在经不同磁场方向的磁场处理前后的残余应力分布,发现焊板平面内垂直于焊缝方向磁场处理后,焊缝区附近的残余应力有明显的降低;沿板厚方向磁场处理后,焊缝区附近残余应力也有所下降;而磁场方向沿焊缝方向进行处理,残余应力降低不明显。这说明磁场方向垂直于最大主应力方向时最有利于残余应力的降低。该文还初步分析了磁处理降低焊接残余应力时,磁场方向影响其效果的机理。     

套芯法地应力测量中钻孔轴向主应力偏高现象探析

通过对地应力实测资料的分析,论述了套芯法地应力测量中产生钻孔轴向主应力偏高现象的原因,提出了克服此类现象的针对性措施。     

固体装药人工脱粘层前缘界面脱粘分析

基于某固体火箭发动机装药结构的人工脱粘结构,分别对壳体、绝热层、衬层和药柱进行结构化网格划分。在固化降温过程中,对装药结构尤其是头部人工脱粘层前缘部位分别进行线性结构分析和考虑到边界非线性的接触分析。通过对两种结果的比较,分析边界非线性的引入对前缘应力应变的影响;然后通过头部人工脱粘部位界面之间的接触正应力,对人工脱粘前缘部位进行脱粘分析。相比线性分析,边界非线性的考虑使得人工脱粘层前缘部位应力应变的数值模拟更加接近真实水平,可以更准确地进行前缘部位的脱粘分析。     

中药在人体内释放过程的研究

建立中药在人体内释放的物理模型,研究中药间接缓慢释放的动力学规律,其中考虑到由于释放复合介质渗透、中药松弛膨胀而引起的力学状态的变化。研究表明,中药与释放复合介质移动速率的相对大小是控制中药扩散释放的主要因素。     

不同应力路径状态下土中应力

土的性质不但与当前的应力状态有关，而且依赖于过去和新近的应力历史，即应力路径。Lambe提出的应力路径方法，为现场和实验室研究土的性质，提供了一个合理方法。不同的加载方法和加载路径对土的各项指标和性质都有很大的影响。在实际工程中，尤其是深基坑开挖、堆载予压法地基处理和打桩的过程中这几种典型的加载路径，对在实验室研究土的应力提供了一定的依据。     

山岭隧道Ⅳ级围岩不同应力释放率下施作二衬规律

依据在建的延崇高速杏林堡隧道工程地质条件,借助FLAC3D有限差分软件,采用Hoek-Brown屈服准则,对五种埋深条件下Ⅳ级围岩不同应力释放率下施作二衬进行了数值模拟。通过分析围岩特征点位移、二衬应力和围岩应力后得出结论:同一埋深条件下,围岩应力释放率对围岩位移影响不大,随着埋深加大,围岩位移和二衬应力呈倍数增长趋势;围岩释放率为70%～90%时为最佳支护二衬时机,此时初支承受荷载比二衬大,能充分发挥围岩自承能力;拱脚部位岩体存在应力集中,拱腰受水平应力影响较大,并随埋深的加大二者现象越明显,需对它们加强支护。     

药物从玻璃状高分子材料中控制释放的数学模型

对药物从玻璃态高分子材料中扩散的机理进行了研究 .将药物在高分子材料中扩散过程和溶剂在高分子材料中扩散过程结合起来 .同时考虑到溶剂的扩散引起材料粘弹性的改变 ,以及状态的改变对扩散的影响 .最终得到一个刻画药物从不同状态高分子材料中扩散的模型 .并用奇异摄动法进行了求解 .所得结果与现有实验结果相符     

油菜秸秆腐解进程及碳氮释放规律研究

为推进农村作物秸秆的资源化利用,减少秸秆焚烧对环境的影响,培养与提高土壤肥力,采用尼龙网袋法设置了油菜秸秆归还到水稻田的田间试验,研究了油菜秸秆的腐解进程及碳氮元素释放情况。结果表明,油菜秸秆的腐解率、碳、氮释放率均随时间延长而逐渐增大,秸秆的碳氮比总体呈现波动下降趋势;秸秆还田量与腐解率呈反相关关系,表现为全量还田〈2／3量还田〈1／2量还田〈1／3量还田;油菜秸秆还田深度在10cm时腐解最慢,在表层腐解最快,20cm深时腐解速度居中。该研究对调控还田秸秆腐解速度,利用秸秆释放养分培肥地力具有重要的意义。