基于有限元法的二维裂纹应力强度因子研究

基于有限元分析方法，对有限大平板中存在的中心穿透裂纹，分别用不同的方法分析其裂纹尖端应力、应变场分布，计算出裂纹尖端的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元方法计算应力强度因子具有相当高的精度，并且操作简便。     

正方形弹性夹杂对裂纹应力强度因子的影响

研究无限弹性体中正方形弹性夹杂对裂纹应力强度因子的影响，给出了问题的新边界积分方程，对典型问题进行了边界元计算，所得结果表明：裂纹的应力强度因子随着夹杂弹性模量的增大而减小，软夹杂有利于裂纹的扩展，而刚性较大的夹杂对裂纹有抑制作用。     

圆环域裂纹端应力强度因子的光弹法测定

本文采用光测弹性力学的方法测出内压圆环带二条径向裂纹时的应力场.根据裂纹尖端附近的等差线条纹,计算了裂纹尖端的应力强度因子.并提供一种实现圆环内壁受压的新方法,即在圆环内侧放一过盈芯棒.     

数字动光弹性实验技术的研究与应用

采用激光和数字高速相机,建立了数字动光弹性实验系统。自行浇筑了环氧树脂光弹性平面模型材料,进行了简支梁三点冲击动光弹性实验。实验结果表明,数字动光弹性实验技术研究动态应力波的传播问题是可行的;落锤冲击动光弹性实验表明简支梁在受到冲击载荷作用时,在简支梁的支点处首先产生应力集中,随后在下部两支点的中间位置处出现较大的拉应力,这是三点冲击试验中裂纹起裂通常发生在两支点的中垂线上,并沿下边缘从下至上扩展的原因;随着动态应力波在模型内部的进一步平衡,简支梁模型内部的应力逐渐向"上压下拉"的静力平衡状态发生转变。     

应力强度因子的光弹性测试研究

本文采用紧凑拉伸剪切试样作了光弹性测定．既测试了Ⅰ型袭裂纹及复合型裂纹的应力强度因子，又得到了一般加载很难实现的纯Ⅱ型裂纹．本文的测试对断裂力学的试验研究有一定的实用价值     

沥青路面温缩裂缝稳定性的光弹性实验研究

用热光弹性法研究了半刚性基层沥青路面低温收缩裂缝的稳定性问题，结果表明：路面结构产生裂后，温度梯度是引起裂继续扩展的重要因素。     

爆炸加载下含裂纹试件的动光弹研究

本文对爆炸加载下含裂纹环氧树脂板试件进行了动光弹实验研究,给出了有关的实验照片,并对爆炸过程、应力波传播规律及其对裂纹的影响进行了讨论.     

平面V形切口双应力强度因子的光弹性实验研究

文章在分析具有双重应力奇异性平面 V形切口尖端应力场的基础上 ,提出了基于由光弹性实验获得的等差线确定与双重应力奇异性对应的双应力强度因子 K1 、K2 的光弹性实验方法 ,并通过对模型的光弹性实验 ,运用该方法较好地确定了均质材料 60°单应力奇异性 V型对称切口模型和均质材料 45°双重应力奇异性 V型非对称切口模型的应力强度因子 ,验证了该文中提出的方法的正确性     

疲劳拉伸载荷作用下的表面裂纹扩展分析

贮箱在长时间工作状态下会衍生出很多疲劳裂纹,这些裂纹的存在不仅影响容器的结构强度与使用寿命,还威胁到工作人员的人身安全,因此开展贮箱材料疲劳裂纹的动态扩展以及寿命机理的分析研究。通过Franc3D裂纹分析软件,预制不同长深比的半椭圆裂纹试样,研究裂纹动态应力强度因子在疲劳拉伸载荷作用下的变化规律,同时开展裂纹扩展路径、速率和寿命的探究。结果表明：不同长深比的半椭圆裂纹在扩展过程中尖端动态应力强度因子分布规律基本一致,且近表面处强度因子数值大小最高,仿真结果的裂纹形貌仍为半椭圆形;裂纹刚开始扩展时扩展速率近乎相等,随着载荷循环次数的增加,扩展距离呈指数型增长,近表面处的扩展速率最高,长深比小于等于1的裂纹在近表面的扩展速率基本相同。     

用权函数法建立疲劳裂纹扩展的估算模型

本文应用权函数法定量地描述了疲劳裂纹在焊接残余应力场中的扩展特性,提出了利用已知的母材疲劳裂纹扩展速率来预测焊接件疲劳裂纹扩展速率的关系式.     

疲劳裂纹的闭合和扩张行为

本文在讨论疲劳裂纹闭合现象的基础上,阐述了疲劳裂纹闭合的四种诱发机制,介绍了几种疲劳裂纹闭合参数(诸如裂纹张开应力强度因子 K _(op),裂纹面残留位移δ_R 和裂纹闭合长度Δa 等)的测量方法。并对它们的应用特点做了比较分析。文中详细评述了材料,试样几何,环境,应力比以及载荷谱等因素对疲劳裂纹闭合行为的影响,指出了目前研究工作中存在的问题,提出了今后研究工作的方向。此外,还就疲劳裂纹闭合现象的几种有代表性的定量模型做了介绍和评论。     

高铁制动盘不同分布热裂纹应力强度因子计算

为研究裂纹间的相互作用关系,应用扩展有限元法对高速列车制动盘进行热疲劳裂纹应力强度因子计算。采用有限元软件ABAQUS仿真计算得出制动盘在制动过程中的瞬态温度场及应力场,并将两组平行裂纹置于制动盘表面最高温度分布区域内,最后在线弹性断裂力学的框架下进行热疲劳裂纹应力强度因子计算。仿真结果表明:初速度为400 km/h的一次紧急制动模式下计算出制动盘峰值温度为638. 4℃,周向残余应力为375. 5 MPa。裂纹的径向与周向距离很小时,两裂纹尖端表现为屏蔽作用。随着其间距的增大屏蔽作用相应减弱。两条错位平行裂纹随着其径向距离的增加,尖端应力强度因子在小范围内会相互增强。     

弹性体裂纹扩展的数值模拟

采用位移不连续法（DDM）对裂纹的扩展进行了数值模拟,首先应用DDM求解了线弹性裂纹体的应力场,再采用最小二乘法确定应力强度因子并根据线弹性复合型断裂判据进行开裂判断,从而实现裂纹开裂的模拟,取得了与实验结果较吻合的数值计算结果,文中所用方法仅需在裂纹面上直接划分单元、对开裂部分直接追加单元来实现裂纹扩展过程的动态跟踪,其数值过程简便易行。     

400MPa超级钢疲劳裂纹扩展速率

采用PLG-100高频疲劳试验机,在试验频率为80 Hz条件下,应用三点弯曲法对400 MPa超级钢板进行了裂纹扩展速率实验;绘制出ANS400裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅ΔK之间的关系曲线;利用Origin7.0软件,采用线性拟合的方法得出Paris方程中的系数C=9.4×10-12mm/次,m=4.47.计算得出ANS400钢的裂纹扩展门槛值ΔKth为7.98 MPa.m1/2.     

Analysis of Three-dimensional Crack Propagation by Using Displacement Discontinuity Method

A technique for modelling of three-dimensional (3D) quasi-statically propagating cracks in elastic bodies by the displacement discontinuity method (DDM) was described. When the crack is closed,the Mohr-coulomb rule on the two contacted surfaes of the crack must be satisfied. A simple iterattve method was adopted in ruler to consider three different states of cracks. Under the assumption that the advance of the point on the crack front would occur only in the normal plane which is through this edge point,the maximum energy release rate criterion is modified to be used as the criterion for the crack growth. With discretization,the process of crack propagation can be seen as the advance of the vertices of the crack front,The program MCP3D was developed based on thcse theories to simulate the 3D quasi- static crack propagation. A numerical example of a penny- shaped crack subject to tension and compression in an infinite elastic media was analyzed with MCP3D,and the results in comparison with others' show that the present method for 3D crack propagation is effective.     

受接触载荷作用的齿面下分叉裂纹扩展分析

利用裂纹面的边界条件建立起奇异积分方程,然后通过对奇异积分方程采用数值解,计算了受赫芝接触应力作用的齿面下分叉裂纹尖端的应力强度因子,最后用裂纹扩展理论对疲劳裂纹的扩展方向进行了分析。结果认为分叉裂纹将以与斜裂纹段约成60°角的方向向齿面扩展。     

复合推进剂预制裂纹扩展试验研究

采用快速升压法模拟研究固体复合推进剂预制裂纹在火箭发动机点火过程中裂纹扩展情况。建立了快速升压试验装置,开展了密闭升压、有喷管升压条件下固体推进剂裂纹扩展实验,研究了锲型块对裂纹扩展程度的影响。实验结果表明:密闭升压实验中,随着压强的增大,裂纹扩展越剧烈,裂纹深度逐渐加深,宽度加大;增加楔形块,自由体积变小,固体推进剂裂纹扩展程度降低。有喷管升压实验中,随着压强的增大,裂纹扩展加大,但与密闭升压实验相比,裂纹扩展程度变弱。实验表明裂纹扩展随着升压速率的变化而变化,升压速率越大,裂纹扩展现象越明显。     

多冲疲劳裂纹萌生期和扩展速率的测定

本文给出了一个多冲疲劳裂纹长度α和冲击周次N的拟合方程:N=N_全-C'(W-α)~n',由此方程可外推出裂纹萌生期N_0和计算裂纹扩展速率,并且推导了标准三点弯曲试样裂纹尖端应力场强度因子K_1冲击能量A的表达式。这些结果为深入研究多冲疲劳提供了新的试验方法和数据处理方法。