基于边界元法的疲劳裂纹扩展模拟

用数值方法模拟疲劳裂纹扩展对预测构件残余寿命具有重要意义。该文以基于子域法边界元分析的一点面力法解决了裂纹扩展全过程的应力强度因子精度问题．用坐标变换法导出了Ⅰ－Ⅱ型复合裂纹最大周向应力准则的扩展偏角和有效应力强度因子；建立了复合型裂纹疲劳扩展数值模拟算法，并在ＳＧＩ工作站上研制了具有裂纹构形自动更新和动态图形显示功能的模拟演示软件，该软件对试件裂纹扩展模拟的结果与试验结果一致，说明该文方法具有高     

圆柱齿轮齿根三维裂纹扩展分析及寿命预测

基于线弹性断裂力学理论,建立含齿根初始裂纹的圆柱齿轮三维边界元模型,计算了裂纹前缘应力强度因子;对初始裂纹进行自动扩展分析,得到齿根裂纹的扩展轨迹及裂纹扩展寿命。在此基础上,研究了载荷大小、裂纹尺寸、裂纹位置及裂纹方向对裂纹扩展寿命的影响规律。结果表明,齿根裂纹以先慢后快的速率扩展,齿宽方向比齿厚方向易于扩展;随着载荷及初始裂纹尺寸的增大,裂纹扩展寿命逐渐减小,载荷对扩展寿命的影响很大,初始裂纹深度对扩展寿命的影响大于裂纹宽度;初始裂纹越靠近齿轮端面扩展寿命越长,初始裂纹方向为-30°左右时,裂纹扩展寿命最短。     

多裂纹相互作用下断裂行为的边界元分析

基于边界元法,数值计算含多裂纹有限板在拉伸载荷下的断裂参数。利用裂纹面边界单元节点的张开位移,并结合线性拟合外推的方法计算应力强度因子。综合考虑计算精度和计算效率,讨论并选定合适的边界单元划分密度和类型。按照最大周向应力准则,通过断裂参数等效应力强度因子和扩展方向,分析裂纹I和II型复合断裂行为。裂纹间的相互作用会抑制或增强断裂行为,通过多个算例考查多裂纹的角度、长度、分布位置和间距等因素对抑制和增强作用的影响。     

张紧螺栓的断裂分析

用断裂力学和可靠性分析的方法，研究了天然气跨江管桥斜拉索张紧螺栓断裂的原因，并提出了应采取了安全措施。     

两个共面矩形裂纹的边界元分析

利用三维裂纹分析的边界积分方程方法，研究了三维无限弹性体中两个相等共面矩形裂纹的相互影响，将问题归结为求解三个二维的边界奇异积分方程并用二次元方法进行了数值计算。获得了一些典型问题的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子。所得结果可供工程实际应用。     

回转窑筒体裂纹原因分析及处理

水泥回转窑筒体强度和刚度对回转窑的运转影响极大，一旦发生裂纹、掉砖，将带来巨大的经济损失。本文通过对回转窑筒体受力分析、强度核算，得出筒体环向裂纹产生的原因是弯曲疲劳破坏，提出了解决办法是更换加厚的该部分筒体，并计算出满足强度要求最经济的筒体厚度和长度，对各种回转窑的设计、使用、维护具有较大的参考意义。     

三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则

断裂准则是评定含裂纹构件或结构的工作状态是否安全的基准和依据。本文从三维介质中复合型裂纹问题的分析入手,考虑裂纹尖端小范围屈服区对裂纹扩展的影响,提出了描述三维介质中任意形状裂纹扩展规律的F₀准则和E₀准则。这两个准则均与现有的实验资料吻合得很好,而且还有一个较为突出的特点,即能反映Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ型复合裂纹和Ⅱ—Ⅲ型复合型裂纹中KⅢ对裂纹开裂角的贡献。这一特点是S准则^[1]、MG准则^[9]、C判据^[10]和W判据^[11]等一些断裂准则不具有的。     

三维耦合热裂纹体的时域边界元解及其收敛性

将现有耦合准静态热弹性问题的时域边界元法进一步扩展应用到三维裂纹问题的分析中,时间采用常数插值,空间采用二次等参单元插值,并用奇性元模拟了三维裂纹前沿的应力奇异性,获得了几个典型的三维裂纹体在热冲击工况下的热动态应力强度因子;着重考察了这种时域方法解的精度和收敛性,计算结果表明：随着离散网格的细分,计算结果迅速收敛;随着时间步长的细分,时域边界元法的累积误差减小,精度提高,所以,耦合热弹性问题的时域边界元法在解三维裂纹问题时具有较高的精度。     

用边界元法分析工程结构中的裂纹

对于工程中的裂纹问题运用二维弹性问题的控制方程和Ｋｅｌｖｉｎ问题的基本解,建立了Ｓｏｍｉｇｌｉａｎａ等式及边界积分方程,并利用常值元及线性元对积分方程离散,从而对裂纹区域进行力学分析,文中所给算例,与文献结果吻合较好。     

带裂纹薄板弯曲问题的边界元法分析

本文得到了薄板弯曲问题的边界积分方程以及与之等价的泛函极值问题,讨论了裂纹薄板的奇异性,得到了裂纹薄板在奇异点附近的奇异主项,提出了一种用奇异主项作为插值基函数的奇异边界元法来计算裂纹薄板的弯曲问题,并给出了初步的误差分析。     

几何特征对含切口构件疲劳寿命的影响

V形切口尖端处的应力奇异对含切口构件的疲劳寿命有着显著的影响,切口尖端的裂纹扩展速率取决于该应力奇场。文章采用边界元法研究了在疲劳荷载作用下,V形切口尖端处裂纹的扩展情况,并针对V形切口尖端处裂纹扩展到与纯裂纹具有相同的应力强度因子情形,对两者的疲劳寿命进行比较,最后得出切口深度、切口张角以及初始裂纹长度对V形切口裂纹扩展的影响规律。     

三维表面半椭圆裂纹应力强度因子计算

该文利用三维表面半椭圆裂纹应力应变场解答在裂纹尖端构造奇异应力元,奇异元外围划分常规的位移元,应用分区混合有限元法计算裂纹尖端不同位置处的应力强度因子。     

用于心电图数值模拟的一种三维人体模型：心电图正问题研究（1）

应用离散数值方法,建立了三维人体胸腔仿真模型,该模型充分考虑了人体胸腔的真实结构腔内器官的物理性质与导电特性,能够用于心电传导,体表电位的模拟计算和心外膜电位的逆向重构研究。     

三维谐振腔分析的互补性

提出了三维谐振腔分析的互补性,导出了以磁场强度     

断裂力学在转化管剩余寿命预测中的应用

在８３０～１０００°Ｃ温度和３．３～７．８ ＭＰａｍ初始应力强度因子下研究了运 行８１ ０００ ｈ的ＨＫ ４０转化管的蠕变裂纹扩展行为，由裂纹扩展速率与温度的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 关系和裂纹扩展速率与断裂时间的反比关系导出Ｌａｒｓｏｎ－Ｍｉｌｌｅｒ参数（Ｐ），从而建立 了初始应力强度因子（Ｋｒｒ）和 Ｌａｒｓｏｎ－Ｍｉｌｌｅｒ参数关系外推寿命的方法．     

高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能

为了分析高强螺栓止裂法的止裂效果,首先基于带裂纹钢板的有限元模型探究孔径和螺栓预紧力参数对修复后钢板的应力分布和止裂机理的影响。随后对修复后的预裂钢板进行3组对比疲劳试验,评价了不同修复方法下的结构疲劳寿命,并与各国规范相关S-N曲线进行比较。分析和试验结果表明:采用止裂孔法和高强螺栓止裂法均能延长损伤钢板的疲劳寿命,但高强螺栓止裂孔修复效率更优,其延长结构寿命是单纯止裂孔修复的9倍以上。以测点应力发生突变为疲劳失效判据时,单纯采用止裂孔修复不足以满足各国规范规定的疲劳强度等级,而高强螺栓止裂孔修复组明显高于AASHTO中A类细节等级,具有优异的抗疲劳性能。     

裂隙岩基上水工结构的三维非线性有限元分析

在大型水利工程的岩基和混凝土材料中,总是存在着大量随机分布的微小裂隙,这些裂隙被称为Griffith 裂隙,在这些裂隙的尖端,由于应力集中将会导致岩石类材料发生脆性破坏.本文对岩石类材料提出了一种“组合模型”(包括“弹塑性模型”和“断裂模型”),并建立了非线性本构关系.根据这个模型,运用增量理论和“变 k_p 迭代法”采用了空间八结点等参数单元编制了三维非线性有限元分析程序 CCC5,并运用该程序计算了算例和工程实例,得到了合理的计算结果.     

中碳钢疲劳短裂纹萌生与扩展特性

试验研究了不同热处理状态的３５＃钢试样表面疲劳短裂萌生与扩展特性。结果表明：微结构尺寸及其分布特性对短裂纹萌生与扩展行为有较大影响；短裂纹萌生与扩展寿命可用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布定量描述。