圆柱型各向同性双材料界面裂纹问题研究

研究圆柱型各向同性双材料在径向应力条件下的界面裂纹尖端场的力学问题。利用弧形界面裂纹尖端的控制方程和材料边界条件,将力学问题化为偏微分方程组边值问题,建立了数学模型。运用分离变量法,设定特殊含待定系数的位移函数,借助边界条件和待定系数法,得到满足边界的偏微分方程组的解。利用应力函数与位移、应力的关系式,计算得到级数形式的圆柱型复合材料界面裂纹尖端附近的应力和位移的解析表达式。     

圆柱型功能梯度双材料界面裂纹问题研究

研究圆柱型功能梯度双材料在轴向剪切力条件下的界面裂纹尖端场的力学问题。利用弧形界面裂纹尖端的控制方程和材料边界条件,将力学问题转换成偏微分方程组的边值问题,建立数学模型。运用分离变量法,设定特殊包含待定系数的位移函数,借助边界条件和待定系数法,推导出奇异积分方程,从而得到满足边界的偏微分方程组的解。利用位移函数与应力、应变关系式,计算得到级数形式的圆柱型双材料界面裂纹尖端附近的应力以及位移的表达式。     

保角映射方法在各向异性板断裂分析中的应用

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,引用适当的保角变换,研究各向异性板中穿透性直线裂纹的平面弹性问题。借助应力边界条件推出应力函数的表达式,得到Ⅰ型裂纹尖端附近的应力强度因子、应力场及位移场的解析解.     

纯弯各向异性复合材料板的断裂分析

在受纯弯载荷作用下,对含裂纹的线弹性各向异性纤维复合材料板的尖端场进行探讨。选取带复参数的挠度函数,利用复变函数方法和待定系数法,借助边界条件,确定复参数,从而推出了裂纹尖端附近的弯矩和扭矩计算公式,所得到的公式在有关的断裂分析中有一定的实用价值和参考作用,最后给出了数值算例。     

无限大压电材料薄板Ⅰ型裂纹断裂分析

研究了含中心裂纹的无限大横观各向同性压电材料薄板的平面问题。利用压电材料平面应变问题的本构方程,通过引入两个适当的函数,将力学问题转化为偏微分方程组边值问题。利用复变函数方法和待定系数法,选取适当的应力函数,借助不可导通边界条件,确定未知系数,得到满足偏微分方程组边值问题的解。推导得到裂纹尖端附近的应力强度因子、应力场、电位移场和位移场、电势场的计算公式。     

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。     

用云纹干涉法研究静止裂纹尖端附近的奇异性

用高灵敏度云纹干涉法的差载与夹层技术对平面应力状态下幂硬化材料双边切口受拉试件进行了试验，在不同载荷下得到了裂纹尖端附近的位移、应变和应力场。试验结果表明随着载荷增加裂纹尖端附近的试验结果与局部理论解在变化规律上的一致性，证实了在其主导区内分别被Ｋ场、Ｊ场奇异解控制着；同时还得到了主导区尺寸ＲＫ， ＲＪ。     

正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端场研究

研究正交异性粘弹性材料在对称载荷作用下,裂纹尖端的应力与位移分布。首先利用La-place积分变换法,将正交异性粘弹性问题转化为拉普拉斯空间的正交异性弹性问题进行求解;其次,在正交异性弹性材料板裂纹尖端解的基础上,利用准静态粘弹性-静态弹性对应原理,得到Laplace域内正交异性粘弹性裂纹尖端的解;最后采用F.Durbin数值方法将其作逆变换,求得正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端的数值解。通过在力作用开始时的粘弹性解与相同条件下的弹性解进行对比,表明采用F.Durbin数值反演方法可以得到更精确的解。     

固支双裂纹试件的无限相似单元转换解

用半分析方法求解固支双裂纹试件的应力强度因子．在这种方法中，以裂纹尖端附近的半解析表达式为插值函数，将裂纹尖端附近的自由度转化为一组广义坐标．裂纹尖端附近用自动产生的无限小相似单元适应裂纹尖端附近的应力奇异性，利用相似单元具有相同刚度矩阵的特点，只需少数单元的刚度矩阵．得到了精度较高的固支双裂纹梁的应力强度因子．     

各向异性与正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹分析

研究了各向异性与正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹问题.通过构造新的应力函数,采用复合材料断裂复变方法,求解一类偏微分方程组边值问题,推导出各向异性与正交异性双材料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;分析当角α=0时,获得了正交异性双材料Ⅲ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。     

压口应力断料模型的有限元分析

从裂纹技术的需要出发,对压口试件在三点弯曲模型下其尖端的应力状态进行了数值分析．首先利用有限元分析软件ANSYS的三维分析功能,对基于双悬臂三点弯曲模型的压口试件的应力变化情况进行了计算,然后探讨了驱动裂纹沿欲断面扩展的边界条件和控制参数,得到了比较真实的结果,为压口三点弯曲应力断料模型的应用提供了理论基础．     

界面裂纹尖端场的有限变形分析

采用完全非线性弹性理论，研究了两类不可压缩材料形成的界面裂纹尖端场．通过将裂纹尖端场划分为收缩角区和扩张角区，得到并求解了裂尖场的渐近方程，揭示了应力、应变场所示的奇异特性．     

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。     

各向同性与正交异性材料Ⅲ型界面端应力场

研究了各向同性与正交异性双材料Ⅲ型非对称界面端问题。利用复合材料断裂复变方法,根据任意角度的界面连续条件,求解一类调和方程组的边值问题,讨论了非对称情况下含奇异指数的特征方程,得到了Ⅲ型非对称凸角、凹角界面端的应力场、位移场、应力强度因子的表达式,以及斜平面角界面端应力场奇异性的变化规律。     

受纯扭正交异性双材料的界面裂纹尖端场

通过构造特殊的挠度函数,利用复合材料断裂复变方法,对正交异性双材料在受纯扭曲载荷作用下的界面裂纹尖端进行了探讨。在特征方程组的判别式都小于零时,通过求解两个八元齐次线性方程组,推出了含两个实奇异指数的应力函数,并得到了界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩的计算公式。     

含缺口受拉平板三维应力场及其对脆性破坏的影响

含尖缺口受拉平板三维应力场 ,在理论上已有多种解析解法但演算复杂。该文从 Neiber解析法出发 ,导出含尖缺口受拉平板三维应力场的实用简化计算方法。对于脆性破坏最有意义的是裂缝尖端附近的应力状态 ,经过理论计算 ,简化解在距离裂缝一定范围内的误差只有 1.2 %。研究了裂缝尖端附近三维应力分布 ,及沿厚度方向的应力分布。结果表明 :应力集中区常处于三向受拉状态 ,其塑性发展受到限制 ,因而极易发生脆性破坏     

用Hilbert问题混合法确定中心裂纹尖端附近热应力场

用Hilbert边值问题混合法求解了无限大板中心裂纹尖端附近的热应力,文中从热传导、热应力函数、热弹性应力强受因子到热应力场的确定作了系统的分析计算,方法较为简洁。     

缝端奇异边界单元和界面裂缝的应力强度因子计算

虽然不同材料的界面裂缝缝端应力情况很复杂，但是在拉剪荷载作用下，仍然存在主 导缝端奇异特性的特征参数──应力强度因子，且其主导奇异项仍为１／２，因此可以采用１／４ 奇异边界单元模拟缝端的位移场和应力场。作者沿界面引用边界元，在界面裂缝周围引入１／４ 奇异边界元，给出了计算异弹模界面缝复应力强度因子的计算格式，定义了界面裂缝的等效能 量释放率，探讨了界面裂缝的断裂差别指标，并应用于混凝土坝与岩石地基的界面裂缝扩展分 析中，得到一些有关坝工安全的重要提示。     

损伤材料中扩展裂纹的应力场

利用Ｇｕｒｓｏｎ本构理论，导出了损伤材料在平面应力条件下准静态定常扩展Ｉ型裂纹近裂纹线应力场和裂纹前方塑性区尺寸的解析表达式。研究结果表明：随着材料损伤量的增加，裂纹尖端处应力降低；裂纹尖端处应力不存在奇异性；裂纹前方塑性区尺寸受材料损伤程度的影响。