广义应力强度因子理论

本文用钝角裂纹模型提出一个“广义应力强度因子理论”（Ｋ１ｇ理论）。这一理论认为，任何裂纹尖端附近的应力强度因子是一个场参数，它将是一个多变量函数。Ｉｒｗｉｎ的应力强度因子 Ｋ１既然是一个常数，它将是广义应力强度因子Ｋ１ｇ的一种特殊情况。作为钝角裂纹模型的Ｋ１ｇ将在无限细的数学裂纹的尖点上退化为Ｋ１。广义应力强度因子的表达形式为风Ｋ１ｇ＝ηＫ１，其中η是一个多变量函数，它是一个对于Ｋ１；的修正系数。在数学裂纹尖点上有η＝１。当稍离开裂纹尖点或者实际裂纹具有某些宽度和微小的尖端曲率半径ρ０时，η系数将小于１，并对Ｋ１值进行修正。 广义应力强度因子理论将断裂力学准则与常规强度准则联系起来，并且建立了它们之间的关系。Ｋ１ｇ理论能够反映裂纹的缝宽参数和钝角尖端的曲率半径对于应力强度因子的影响，也能够反映裂纹尖端应力场中各点坐标参数对于应力强度因子的影响，因此有利于扩充应力强度因子理论的应用范围。     

若干含幂函数类对称曲线裂纹平面弹性问题的解析解

研究含幂函数类对称曲线裂纹平面弹性问题，与解决孔口问题类似．采用传统的复变函数保角映射法，给出适当的保角变换公式，将裂纹外的区域映射到一个复平面的单位圆内，得到了含幂函数类对称曲线裂纹尖端Ⅰ-Ⅱ型应力强度因子的解析表达式．该解在特殊极限条件下可解析地退化到穿透型直线裂纹的经典解，参数分析表明，幂函数类对称曲线裂纹尖端的应力强度因子与裂纹的尺寸和形状有关。     

一维六方准晶中界面裂纹与位错的交互作用

应用复变函数的方法,研究了一维六方准晶双材料中单个圆弧形夹杂界面裂纹与基体中螺型位错之间的交互作用问题,求得了该问题的封闭形式解.当界面裂纹消失时,所得的退化结果与已有文献一致.导出了位错在圆外无限大区域中的任意位置时,界面裂纹尖端应力强度因子的表达式.数值结果表明,随着位错距离界面裂纹的位置越来越远,裂纹尖端应力强度因子的值越来越小;随着界面裂纹开口角度的增大,裂纹尖端应力强度因子的值先增大后减小.     

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响

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。本文采用有限元法，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 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KⅠ-r0曲线，利用最小二乘法拟合至尖裂纹（r0=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     

压电材料平面问题应力强度因子的边界元计算

从压电介质的基本方程出发,利用功的互等原理,推导了边界积分方程．利用边界元分区算法研究了压电材料无限大平面含中心裂纹的断裂计算,在裂纹尖端采用１／４面力奇异单元,分别计算了应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ和电强度因子Ｋｅ,并讨论了电强度因子Ｋｅ随电载荷的变化规律．计算结果和理论解相吻合．     

含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题的解析解

研究含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题.采用了传统的复变函数保角映射法,给出了一个新的保角变换公式,从而将抛物线曲裂纹外的区域映射到一个复平面的单位圆内.得到了含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题的曲裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的解析表达式.本解在特殊极限条件下可解析地退化到穿透型直线裂纹的经典解.参数分析表明轴对称抛物线曲裂纹尖端的应力强度因子与抛物线曲裂纹的尺寸和形状有关.     

拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子解析解

裂纹尖端应力强度因子是判断裂纹扩展和结构失效的重要标准,探究拉伸荷载下圆孔与裂纹相互作用的裂纹尖端应力强度因子对材料断裂准则和残余强度分析具有重要意义。基于叠加原理和弹性力学初始解,采用Westergaard应力函数求得单轴拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子的积分方程,使用切比雪夫多项式得到积分方程的近似解,运用Exponential函数对近似解修正得到裂纹尖端应力强度因子修正解;运用Abaqus对同一问题进行模拟分析并与修正解结果进行对比;分析了裂纹尺寸、圆孔半径、裂纹位置角以及裂纹倾角对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明：修正解与Abaqus模拟解基本吻合;应力强度因子随裂纹尺寸和圆孔半径增大而增大,随裂纹位置角和裂纹倾角增大而减小。     

复合裂纹的应力强度因子有限元分析

讨论裂纹尖端的应力应变与应力强度因子的关系,建立计算复合型裂纹应力强度因子的有限元方法,应用有限元分析软件ANSYS计算Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的应力强度因子以及裂纹尺寸和载荷对应力强度因子的影响。研究结果表明:ANSYS解与解析解很接近,误差很小,验证了复合裂应力强度因子计算方法的有效性;ANSYS解在裂纹较大和较小时误差相对较大,这主要与划分网格的精度有关,裂纹较大时网格不够密,裂纹较小时网格产生变形的影响,可以通过增加网格精度来减小计算误差。     

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。     

螺型位错与含共焦裂纹弹性椭圆夹杂的干涉效应

研究了基体与夹杂中任意位置螺型位错与含共焦裂纹弹性椭圆夹杂的干涉问题,运用复变函数的分区全纯理论、柯西型积分、应力函数奇性主部分析方法与Rieman边值理论,将问题归结为一个初等复势函数方程的求解.获得了基体与夹杂区域复势函数的级数形式精确解,导出了裂纹尖端应力强度因子解析表达式和作用于位错的像力公式.计算结果表明:夹杂中的裂纹对于位错与夹杂的干涉具有强烈的扰动效应,它增强软夹杂对位错的吸引,减弱硬夹杂对位错的排斥,甚至将排斥转变为吸引.裂纹尖端附近的应力强度因子等值线表明,螺型位错位于裂纹尖端附近特定区域时对于裂纹扩展具有屏蔽效应.     

含分层复合材料层合板的高阶有限元分析方法

本文以勒让德（Ｌｅｇｅｎｄｒｅ）多项式逼近位移场沿板厚度方向的变化规律，考虑了含分层损伤复合材料层合板分层区域的横向剪应力分布，对层合板分层区域的刚度进行了修正，并在此基础上建立了分析含分层损伤复合材料层合板的高阶有限元模型，编制了相应的计算程序，分析了分层损伤对复合材料层合板弯曲变形和应力的影响。     

多钉连接复合材料板钉传载荷的估算

多钉连接的钉传载荷和板孔应力的计算是很重要也很复杂的一个问题。采用各向异性板的复变函数理论和边界配置方法，对连接件进行分区，加以限制条件，对多钉连接的复合材料层合板的钉载和板与螺栓间的接触应力和接触区域进行了计算。板和钉之间的接触应力显著受到连接板的几何尺寸、加载的条件、材料的各向异性、钉与孔之间的间隙、钉的柔度等因素的影响。在计算条件中施加了这些因素的影响。     

含圆孔有限厚度板的三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究含圆孔有限厚度板的圆孔边缘应力场,找出了应力集中系数与板的厚度、圆孔半径之间的关系,同时还分析了圆孔边缘的三维应力约束程度和三维应力约束区域的大小.研究结果表明:离面应力约束系数在板的中面最大,而在表面为0,三维应力约束影响区域的长度约为板厚的一半;应力集中系数沿厚度的分布是不均匀的,其最大值及位置与厚度有关;有限厚度板中面的应力集中系数及其最大值均大于平面应力或平面应变的应力集中系数;对含圆孔任意厚度板的应力集中问题,按平面应力或平面应变来考虑是不安全的;Sternberg等人对含圆孔任意厚度板的应力分布及应力集中系数的近似三维求解,仅适用于厚度较小的板,当板超过一定厚度时同样也是不安全的.     

钢箱梁横隔板-U肋疲劳裂纹钢板加固参数分析

针对疲劳裂纹建立局部有限元模型,分析钢板加固机理,通过提取连接焊缝焊趾应力评价受损构件钢板加固效果,针对胶层应力分析钢板加固胶层破坏模式,提取裂纹尖端应力强度因子用于研究钢板加固效果。通过设置多种工况,研究加固件面积、形状、厚度等参数对于加固效果的影响。研究表明：针对横隔板弧形缺口-U肋焊缝细节,钢板加固可改善应力水平。钢板可直接贴合加固裂纹,加固作用体现为代替受损截面参与构件协同受力。钢板加固范围对于加固效果影响较大,沿连接焊缝方向延长加固件,可提升加固效果,短裂纹加固时适当增加板厚,设置十字形加劲肋加固效果劣于等效增加板厚。     

粘钢补强板的弯曲、屈曲与振动

基于 Reissner- Mindlin一阶剪切变形板理论 ,讨论了四边简支粘钢补强混凝土板的弯曲、屈曲和振动问题 .采用 Navier解和 Rayleigh- Ritz法导出弯曲分析中的挠度、弯矩和剪力以及屈曲和振动问题中的屈曲荷载和自振频率 .数值计算结果表明 ,混凝土板补强后挠度明显减小 ,屈曲荷载和自振频率 ,以及补强域内的弯应力显著增大     

压力容器接管区裂纹尖端应力强度因子的测定

针对压力容器接管区处于高应变梯度区的特征,用与压力容器接管的应变分布相类似的异形板来模拟接管,对不同孔径的异形板进行应力应变场的光弹性分析,给出高应变梯度区的应力分布状态,同时利用权函数理论,对裂纹尖端附近的应力强度因子进行测定,为裂纹疲劳扩展分析提供依据     

腓骨内植入物材质的选择及螺钉布局方式

为了探究不同螺钉数量的布局方式、接骨板材质对腓骨骨折愈合过程中的影响。利用组合梁理论验证了腓骨内固定模型的有效性后，在ANSYS Workbench中模拟3种腓骨骨折内固定方案术后康复前期、后期的受力过程，分析螺钉的布局方式、接骨板材质对腓骨、接骨板的应力的影响，并计算了骨折区域的应力遮挡率。研究结果表明：①B1、B2、B3内固定方案的接骨板应力集中现象均主要在接骨板的中间区域，而腓骨的应力集中现象主要在骨折块末端内侧的螺钉孔处。②螺钉的不同布局方式对应力遮挡率的影响小于接骨板材质对应力遮挡率的影响，接骨板材质的杨氏模量越大，对应力遮挡率的影响愈大。从生物力学角度考虑，金属接骨板联接的腓骨内侧表面最容易受到损伤，康复期可佩戴护具来减少损伤。组合方案B2-C1既能够提供在骨愈合时内固定系统所需的稳定性，也可以保证较低的应力遮挡和足够的刚度，是腓骨远端骨折值得推荐的内固定方式之一。     

一种复合式滑动轴承的实验研究

介绍了一种复合式承载滑动轴承,它是在同心科特流实验中发现的.在径向滑动轴承承载区的的定子上安装一可径向位移的档板,它不仅可以滤除泰勒涡,而且它阻止了科特流的流动,增大了阻尼,产生了一个高压区,其合力可以用来平衡稳态的负荷.经实验验证它在不同载荷工况下,偏心率小于同尺寸、同类型的普通轴承.其他几个轴承的工作特性指标包括轴瓦的最高温度、最小油膜厚度、润滑油流量等相比都显得优越.     

Three-Dimensional Stress and Stress Intensity for Tensioned Flat Plates with Edge Cracks

The stress in the thickness direction is an important factor influencing the fracture behavior of structural members. A stress σy tensioned flat plate with edge cracks is widely used as an analysis model. The stresses σx and σy for the plate model can be acquired from Neuber＇s solution. However, the solution is applicable only for a perfect plane stress or plane strain state. As a consequence of the thickness of the plate a three-dimensional （3-D） stress state will arise near the crack tip, resulting in a variation of the distribution of σx and σy stresses. A full analysis for the 3-D stress fields for a tensioned flat plate with edge cracks has been therefore carried out. The results show that the 3-D stress field near the crack tip is mainly determined by two factors： the thickness of the plate and the curvature radius at the crack tip. A further analysis has been carried out for the stress intensity near the crack tip. In this paper we give some equations matching to the 3-D stress and stress intensity, which describe precisely the stress state near the crack tip, and which can be applied effectively in engineering analysis.     

基于断裂力学的数字相关技术残余应力检测方法

提出一种简便的残余应力检测方法,利用数字相关技术检测裂纹扩展过程中试样表面的变形(COD),应用断裂力学理论计算出残余应力分布.通过梁弯曲对试验结果作了验证并与应变测量结果进行了对比,残余应力的检测结果与理论值标准差为1.28MPa.对淬火和焊接残余应力分别作了检测.实际应用表明所提出检测方法具有准确、高效和使用简便的特点.