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.     

含任意裂纹功能梯度材料板的奇异积分方程及其数值解

应用平面弹性复变方法,将求解无限各向异性功能梯度材料板中含任意斜裂纹的问题归结为求解一组解析函数的边值问题.通过构造适当的积分变换将边值问题转化为奇异积分方程,进而应用Lobatto-Chebyshev数值求积公式,求出该奇异积分方程的数值解,得到了应力强度因子的近似表达式.结合算例的数值计算结果,分析了裂纹倾角、材料弹性模量、外应力等因素对应力强度因子的影响.     

含任意分布裂纹与缺陷的板条加筋结构的应力强度因子

本文研究两类不同介质的板条在单向拉伸下裂纹尖端的应力强度因子的计算问题.板条内部分别含有一个任意分布的裂纹与椭圆孔,其结构为周期间隔地用筋条连接.采用复变函数及摄动方法,最后以幂级数形式给出应力强度因子的计算公式.对工程上多种实用的结构给出数值计算图表.这些结果进一步拓广了"应力强度因子手册"的工作,文中还指出了上述手册中某些结果存在的问题.     

焊接头疲劳裂纹应力强度因子探讨

在轴向承载十字焊接头疲劳试验的基础上，用一种新的有限元数值计算模型，并考虑多种影响因素的情况下拟合了两种裂纹类型的应力强度因子表达式，从而为焊接件的疲劳强度研究提供了有益的途径。     

椭圆孔边动态裂纹快速传播问题的分析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,分析了椭圆孔边裂纹问题,给出了裂纹以速度v传播时的Ⅰ-Ⅱ型应力强度因子的动力学解。当v→0时动力学解还原为已有的静力学解,在极限情形下,还可以还原为圆形孔边裂纹,T型裂纹问题的动态应力强度因子。这些解在工程断裂研究中有着潜在的应用价值。     

周期平面弹性垫圈对裂纹的影响

本文讨论了周期弹性平面带裂纹的弹性垫圈的焊接问题,把问题化为周期的Riemann边值问题和Hilbert核奇异积分方程.给出了问题的一般解和应力强度因子的数学表达式,并给出了一个特例,说明方法的可行性.     

动载荷作用下功能梯度板中SIF的数值计算

探讨了功能梯度板中的裂纹问题.在动载荷作用下,使用Newmark方法离散时间,由于材料非均匀,因此将材料的质量密度假设为一个函数,弹性摸量假设为较Erdogan模型更广泛的一般函数.作为一个例子,求解了两种不同材料组合成的一个单裂纹问题,计算了裂纹尖端的I型应力强度因子,指出:材料质量密度变化的影响不能忽略,也不能简单地取成某些常数.文中比较了使用Erdogan函数与一般函数的计算结果.     

带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题的解析解

断裂现象始终是同材料与结构中的孔洞、缺口或裂纹相关联的,在材料的这种宏观不连续部分最明显的特点是应力分部极不均匀,从而导致应力集中。缺陷(孔洞、裂纹、位错等)和应力集中往往是造成结构破损的重要原因。利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得带双裂纹的圆形孔口问题、十字纹问题在裂纹尖端处的Ⅲ型应力强度因子。     

周期性随机应力强度退化下的SSI可靠性模型研究

在随机应力作用下强度随使用时间不断退化时,给出了一个周期性随机应力-退化强度干涉可靠性模型及其点估计方法,该模型考虑了应力与强度退化的相关性,最后利用算例验证了该模型的有效性.     

应力法下料的脆性断裂设计

在简要介绍裂纹技术及断裂设计概念的基础上，讨论了应力法断料的概念及特点，确定了地低应力脆断的敏感性应力状态和最佳预荷方式，以表征切口尖端附近应力场强的无量纲因子ｎ（ａ／ｂ）为基础，通过实验和数值计算得出包括切口尖端半径、切口深度和切口张角在内的适宜切口参数，从而为应力法下料的应用提供了技术保证。     

一维六方压电准晶狭长体中动态与静态裂纹问题分析

运用复变函数法,通过保角变换公式,研究了一维六方压电准晶狭长体中快速传播与静态的Griffith裂纹问题。给出了电非渗透型与电渗透型两种情况下动态的应力与电位移强度因子的解析解。当运动速度趋于零时,解析解将退化成为静止状态下的解。通过算例,分析了静止状态下裂纹长度、狭长体高度对应力强度因子的影响规律。结果表明:当狭长体高度不变时,各应力强度因子随裂纹长度的变大而递增,而后趋于某个稳定值;当裂纹长度固定时,各应力强度因子随狭长体高度的增大而增大,最后趋于某一常数;当狭长体高度趋于无穷大时,所得应力强度因子的解析解可退化为无穷大平面内Griffith裂纹解。     

应力测试在水电站弧形闸门原型观测中的应用

本文以国内某一电站泄洪闸弧形工作闸门为对象,对其进行了原型观测,研究了应力测试在弧形工作闸门的结构强度验证和安全性评价中的应用。根据该电站泄洪闸弧形工作闸门结构特征以及基本参数,通过理论计算得出危险部位的应力值;通过对该闸门金属结构的危险部位布置电阻应变片,在该闸门全关挡水下采用电测法对金属结构危险部位进行应力测试。通过对闸门金属结构的危险部位理论计算应力值和应力测试值进行对比可知,结果吻合性良好,说明应力测试在对该工作闸门的结构强度验证和安全性评价中切实可行,能够在其他类似闸门的原型观测中广泛应用、推广。     

钢筋混凝土构件小偏心受压未屈服钢筋应力公式推导

钢筋混凝土小偏心受压构件,受拉侧钢筋一般达不到屈服强度,在计算截面配筋时混凝土设计原理给出了未屈服钢筋的应力表达式,本文主要论述其推导过程。     

法兰压板的有限元计算

法兰压板的最大工作压力是其安全正常工作的重要技术参数.应用有限元分析软件ANSYS8.0对SAE法兰压板进行强度分析,掌握在不同荷载作用下,法兰压板内应力的变化情况,计算出法兰压板内应力达到材料许用应力时的荷载.实验表明有限元计算得出的结果是正确的.     

内压碟形封头应力的理论与试验研究

在理论分析的基础上对一内压薄碟形封头进行了应力试验分析，探讨了计算公式的正确性，验证了碟形封头的应力计算方法，提出了制作碟形封头时应注意的问题。     

仓储货架的静力及屈曲有限元分析

采用有限元法对某立体仓储货架的变形应力进行了计算，由于货架横梁与立柱的连接既不是完全固接也不是完全铰接，因此在横梁变形计算时，结合实验结果提出了一种特殊的处理方法，计算结果表明货架的强度和刚度都符合要求，在稳定性方面，对整体模型进行了有限元屈曲分析。     

不稳定交变应力作用下的疲劳可靠度

本文讨论了在计及疲劳累积损伤时,不稳定交变应力作用下的可靠度计算问题。文中在考虑疲劳累积损伤时,采用的是一种能较方便地反映交变应力水平及应力作用顺序的非线性模型。     

任意法向分布载荷作用下的椭圆盘状裂纹问题的应力强度因子

本文将位移势函数以拉梅函数展开,作出了任意法向分布载荷作用下的椭圆盘状裂纹问题的应力强度因子.     

均匀侧压作用下圆柱体优化设计问题

讨论了变截面圆柱体在均匀侧压作用下强度优化设计问题．首先建立了圆柱体的力学模型,通过考虑一个微元体的平衡得到了圆柱体满应力计算公式,得到了圆柱体满应力设计控制方程．应用龙格库塔法解非线性方程得到了该问题的数值解,给出了圆柱体随着柱体高度的直径变化曲线．通过算例说明满应力圆柱体的体积比等截面柱体的体积有极大的优化．其结果可供工程设计人员参考．     

用纳米压痕法测量电沉积镍镀层的应力-应变关系

采用电沉积的方法制备了镍镀层,用CSEM纳米硬度计测得镀层的载荷-深度曲线,并计算出了镀层的应力-应变关系.结果表明:经过真空退火的样品,其杨氏模量与屈服强度减小,而经过激光热冲击的样品,其杨氏模量与屈服强度增大.