贴片焦散线法原理及其在断裂力学中的应用

本文的目的是将实验力学中的一种新方法——焦散线法应用于一般工程材料的K_1及J积分的测量,本文的理论基础是早已为公众熟知的HRR理论。本文的特点之一是对试件的表面要求不高,从而扩大了焦散线法的应用范围。本文还给出了测量应力强度因子及J积分的实验-计算公式,其中非平行光照射下焦散线最大垂直尺寸D与J积分之间的关系式,具有更普遍的意义。本文在实验的基础上提出了贴片焦散线法的简化物理模型,并对此产生的误差作了较详细的讨论,给出了修正系数。用本方法测得的结果与理论值及其它方法所得结果进行了比较,其结果是相当接近的。     

论裂纹尖端附近位移场精确解的封闭形式

本文利用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换方法和Ｗｅｂｅｒ－Ｓｃｈａｆｈｅｉｔｌｉｎ间断积分，求得裂纹尖端附近位移场精确解的封闭形式，从而改进了断裂力学中Ｗｉｌｌｉａｍｓ复特征展开式级数解的主项位移场公式．     

周边切口试件裂纹稳态扩展过程的动力学有限元分析

建立了以实测的平均载荷^P作为试件端面的力边界条件；以实测的tid和a(t)作为运动边界条件，将周边切口短圈柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型；成功地、较真实地反模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程，进一步论证了在起裂纹时的围道j(t)积分和裂纹稳态扩展的围道J(t)积分在裂尖稍远处是守恒的；计算得到的阻力曲线与试件尺寸无关；模拟了裂纹起裂及稳态扩展时的变形场和应力场的演化过程，并通过这些精细场的演化过程进一步论证了相应的表征和测试方法。     

残余应力场中材料的疲劳行为

从平均应力和断裂力学的观点评述了残余应力对材料疲劳极限的影响。讨论了在残余压应力场中无限疲劳设计时疲劳极限的确定和有限疲劳设计时疲劳寿命的预测的判据。     

应力强度因子的积分变换与数值求解法的比较

提出Fourier积分变换和有限元数值解法求解工程断裂力学中应力强度因子KI的两种解法,而KII可通过两者之间的关系导出,其解值与实际均基本吻合。初步分析和验证了后者解析解的误差关系。这两种方法具有简单方便的特点。     

裂纹对谐波齿轮传动扭转刚度的影响

运用断裂力学、材料力学和系统动力学理论来研究裂纹的存在对谐波齿轮传动扭转刚度的影响.推导了考虑裂纹后各构件的柔度、刚度系数解析计算公式.给出了求解传动扭转刚度的计算方法并举例说明,这种方法简单,适合工程计算.     

非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析

通过考虑岩石试样中预置三裂纹之间岩桥力学性质和非均匀程序，运用东北大学开发的ＲＦＰＡ＾２Ｄ系统，研究了不同性质岩桥中裂纹扩展相互作用模式脑其贯通机制，模拟结果与相关的实验研究表现较好的一致性。     

平流层飞艇蒙皮材料I型裂纹研究

 飞艇在平流层环境中受高低温交变、臭氧、紫外辐射等恶劣工况的影响。为研究平流层飞艇蒙皮材料I 型裂纹特性,在单轴向拉伸载荷下,分析了含有初始裂纹的蒙皮材料撕裂裂纹尖端区域变形场的测试方法和裂纹扩展特征。通过初始长度均为20 mm 的单边切口人工模拟预制裂纹试样,采用数字散斑相关方法试验,分别获得I 型裂纹尖端和垂直裂纹尖端的位移场和应变场分布,结合散斑变形图进行相关计算,发现撕裂裂纹扩展过程为近似的脆性断裂特征,垂直于撕裂裂纹扩展方向的材料试样裂纹尖端变形场呈现为离散阶跃变化特征。研究结果表明：该方法可以测量平流层飞艇蒙皮用的柔性层压织物的I 型裂纹尖端变形场,揭示裂纹尖端初始裂纹的扩展规律和演化特征,获得的大范围屈服裂尖长度的裂纹尖端的变形值曲线,可为平流层飞艇蒙皮材料的撕裂损伤变化分析和裂纹尖端变形场测试提供有效的方法。     

深部硬岩二次应力状态下破裂的断裂力学分析

 为探索深部硬岩的开挖扰动对微裂纹延展破坏的影响关系,利用弹性力学与断裂力学相结合的理论分析方法,依据弹塑性力学的应力分解叠加等效原则和断裂力学的最大周向拉应力准则,求解出不同侧压力系数λ条件下深部巷道围岩的二次应力解析解,并推导出了极限状态下裂纹扩展长度的理论计算公式。通过建立岩石断裂力学参数模型分析发现,侧压系数λ对巷道破坏深度和周边应力场分布有着明显的影响。λ＞1时,边帮为裂纹延展破坏的主要区域,λ＜1时,顶底板为裂纹延展破坏的主要区域;在压剪应力方向一定时,裂纹延展深度与裂纹初始长度有关,与应力大小无关。     

基于断裂力学的组合梁栓钉疲劳性能

为研究钢-混凝土组合梁中的栓钉在疲劳荷载作用下的强度及寿命等问题,在有限元静力分析的基础上,根据断裂力学的基本原理,采用合理的假设,推导出了组合梁栓钉的疲劳寿命计算公式。分析结果表明:初始缺陷和应力幅对栓钉的疲劳寿命影响最大,应力上限对栓钉疲劳寿命的影响较小。建议在实际工程中栓钉的应力幅控制在极限抗剪强度的20%以下,应力上限控制在极限抗剪强度的70%以下。