复合型裂纹临界扩展研究

将弹性变形能沿包含裂纹尖端塑性区圆形围线上的积分作为裂纹扩展驱动力,建立了一种新型的复合断裂判据。较之仅着眼于纹尖场某一点的最小应变能密度因子理论,新判据更多地顾及到了尖端场的全局。实验结果证明,本文所提出的复合型断裂判据是简便可行的。     

基于扩展有限元法的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展研究

基于扩展有限元法(XFEM)研究了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展问题. 对于裂纹面间的力学行为,用内聚力模型(CZM)进行了描述. 推导了引入内聚力模型后扩展有限元法的单元刚度矩阵,研究了加载方向对紧凑拉剪试件复合型裂纹扩展的影响. 研究结果表明:加载方向对裂纹起裂角影响较大,试件的最大承载力随着加载角度的增大近似线性增加;同时,在不同加载角度下数值模拟得到的裂纹起裂角和力-开口位移曲线与实验结果相吻合.      

不同复合材料界面上的扩展裂纹问题

采用复变函数论的方法，对不同复合材料界面上的裂纹扩展问题进行了研究，并根据任意的自相似指数的断裂动力学问题，对裂纹表面某点受阶截荷和集中载荷作用的问题进行了自相似求解，给出了该问题的解析表达式。应用该法可以迅速地将所研究问题转化为Riemann-Hilbert问题，然后利用Mskhelishvili方法进行求解，最后求得在不同载荷作用下该问题的闭合解析解答。     

玻璃布增强PC复合材料分层裂纹的扩展行为

利用光学显微镜原位研究在Ⅰ型动态加载下玻璃布增强ＰＣ复合材料层板的分层断裂过程及其微观机理．结果表明，分层损伤微裂纹易萌生在平行于裂纹扩展方向的纱线束和交织面内．在层板边缘，主裂纹可沿经纱的方向穿过经纱和纬纱的交织面向前扩展，造成织物分隔．随裂纹张开位移的增大，纬纱才回到原织物平面内．     

岩体复合型裂纹的扩展规律Ⅰ.无水作用条件下

基于最大周向正应力理论 ,研究并给出了无水作用的复合型裂纹在不同应力状态下扩展的临界应力强度因子和扩展方向角。结果表明 ,①Ⅰ型裂纹将沿裂纹面延伸方向扩展而无分支裂纹 ,Ⅱ型裂纹沿与原裂纹面成 70 5°延伸方向扩展 ;②单轴拉伸应力状态下裂纹面有逐渐向垂直于荷载方向上扩展 ,而单轴压缩应力状态下裂纹面有逐渐平行于荷载方向上扩展 ;③双轴应力状态下 ,裂纹扩展方向不仅取决于原裂纹的倾角 ,而且与所受应力状态及σ3 σ1 有关。     

裂纹顶端塑性区内方向应变能的裂纹扩展准则

在应用断裂力学和塑性力学对裂纹顶端的分析基础上,提出了裂纹顶端塑性区内方向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,引入裂纹顶端临界扩展本征区概念,消除了应变能积分中的奇异性.与其它裂纹扩展准则的比较结果表明,在此基础上建立的裂纹扩展准则是合理可行的.     

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。     

复合型裂纹脆断主应变因子准则

提出了一种复合型裂纹脆断的主应变因子准则。该准则为：1）定义垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变ε1及极径r的组合量√2πrε1为主应变因子ε1^-,裂纹将沿主应变因子取得最大值的径向扩展;2）垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变因子的方向与原裂纹面法线方向的夹角为扩展裂纹面的扭转角,当主应变因子达到临界值时裂纹将失稳扩展。由此导出了裂纹的开裂方向和裂纹面扭转角有断裂方程。Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹断裂试验表明：主应变因子准则与试验结果基本相符,利用其进行断裂评定较安全。     

复合材料圆板Ⅳ型界面裂纹扩展应力位移场

对Ⅲ型界面中心裂纹的均匀各向同性脆性复合材料薄圆板裂纹扩展进行了研究.通过建立数学模型和基本方程,找出了边界条件,并用分离变量法进行求解,得到了裂纹尖端附近应力场和位移场的解析解.采用所建立的模型,针对实际可能出现的裂纹扩展问题进行了讨论.     

混凝土Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹有效断裂准则

利用单边切口四点剪切梁进行了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验研究。根据试验结果采用四分之一点奇异有限元法计算了各试件的应力强度因子ＫⅠ和ＫⅡ；结合本文的试验结果在广泛收集、分析国内外混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验资料的基础上，建立了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型有效裂纹断裂准则，并与已有断裂准则进行了比较。     

压剪型裂纹扩展的无网格法计算

运用无网格法模拟受压岩体中裂纹的粘接、滑移和张开行为，计算了翼形裂纹尖端应力强度因子，并对单裂纹和双裂纹的扩展进行了分析模拟.数值结果表明了计算方法的可行性.     

各向异性复合材料板混合型裂纹尖端的J-积分

利用叠加原理,将各向异性纤维复合材料单层板混合型裂纹尖端的力学模型-偏微分方程的边值问题化为Ⅰ型和Ⅱ型两个边值问题求解,应用复变函数公式,得到裂纹尖端的应力场和位移场的复形式,将其代入J-积分的一般公式,推出了各向异性纤维复合材料单层板混合型裂纹尖端J-积分的复形式--复变函数积分的实部,再利用柯西-古萨基本定理证明了该J-积分的路径无关性,进而利用柯西积分公式得到它的具体计算公式.     

关于各向异性纤维复合材料板Ⅰ型,Ⅱ型裂纹尖端的应变能释放率

研究各向异性纤维复合材料板的断裂问题 ,首先分两种情况给出了I型 ,II型裂纹尖端的应力与位移公式 .其次将应力与位移代入应变能释放率的基本公式 ,推出了I型 ,II型裂纹尖端应变能释放率的具体计算公式     

含裂纹复合材料板J积分的复变函数方法

采用复变函数方法讨论了无限大各向异性纤维复合材料单层板I II混合型裂纹尖端的J-积分。在给出各向异性复合材料单层板J-积分对坐标的曲线积分表示式基础上,通过将裂纹尖端的应力和位移代入该表示式得到了J-积分的复形式———复变函数积分的实部,根据柯西—古萨基本定理证明了该J-积分的路径无关性,借助柯西积分公式推出了该J-积分的理论计算公式。     

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本文对线弹性正交异性复合材料单层板裂纹尖端附近的J积分进行了系统的理论研究。借助于复变函数方法 ,通过将J积分化为复形式 ,首先证明了弹性主方向的Ⅰ型、Ⅱ型、混合型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性 ,推出了该J积分的计算公式。其次对于非弹性主方向的受对称载荷作用、受非对称载荷作用的裂纹尖端附近的J积分给出了相应的结果     

组合加载下的疲劳破坏与裂纹扩展条件

光滑试样的表面滑移和疲劳破坏是传统的疲劳问题,而疲劳裂纹的扩展属断裂力学的应用范畴.本文用局部应力观点讨论它们各自发生的条件,并说明相互间的区别和联系.在弯扭组合加载条件下,滑移门槛应力、疲劳极限以及裂纹扩展门槛应力的计算结果均与实验值符合较好.     

受弯复合材料板断裂分析的基于能量的Z准则

本文对受弯正交复合材料板进行了理论断裂分析。采用了最近发展的基于能量的叫做“Z准则”的断裂准则。推导出了受弯复合材料板裂纹尖端附近的应力场、应变场、S-因子和Z-因子等的计算公式。这些公式对工程师们在复合材料结构的研究中进行断裂分析或实验研究是非常重要而有用的。     

复合材料单向板裂纹尖端的应变能释放率

本文通过将裂纹尖端应力和位移代入应变能释放率的一般公式,推出了线弹性正交异性复合材料单向板非弹性主方向在对称载荷作用下的裂纹尖端应变能释放率的计算公式,给出了相应的应变能释放率断裂判据。作为特例,得到了Ⅰ型裂纹尖端应变能释放率的计算公式和断裂判据。     

短裂纹疲劳扩展规律的研究

通过试验研究机车车辆零部件的常用钢种35CrMo钢和42CrMo钢在不同应力比下（r=0.1,r=0.3),三点弯曲缺口试件的短裂纹扩展规律,得出短裂纹扩展规律为da/dN=C(△σ）^na.