无限长条功能梯度材料有限宽板的反平面断裂分析

假设材料的剪切模量按双曲函数变化,采用积分变换—对偶积分方程方法,求得裂纹尖端应力场和应力强度因子.研究表明,应力强度因子随裂纹位置的变化而变化,而且裂纹越靠近板边,应力强度因子随裂纹位置的变化越显著.     

无限长条各向异性功能梯度材料运动裂纹

利用其材料剪切模量和密度的指数模型,通过Fourier积分变换导出无限长条各向异性功能梯度材料约束边界反平面Yoffe问题的对偶积分方程,利用Jacobi多项式将位移展开成级数形式,并采用Schmidt数值方法计算出了裂纹尖端的应力强度因子的动态半解析解和数值解,得出了裂纹运动速度、梯度参数、长条高度及不均匀系数对动态应力强度因子的影响。结果表明：材料的剪切模量在厚度上的变化和材料的不均匀系数对动应力强度因子具有较大的影响。     

两均质材料中间功能梯度界面层的断裂分析

研究介于两个不同均质材料之间的功能梯度界面层的平面裂纹问题. 假设功能梯度材料剪切模量的倒数为坐标的线性函数, 而Poisson比为常数. 采用Fourier变换和传递矩阵法将该混合边值问题化为奇异积分方程组, 通过数值求解获得了应力强度因子. 考察了结构几何尺寸和材料梯度参数对裂纹应力强度因子的影响, 发现材料梯度参数、功能梯度界面层尺寸、裂纹长度以及位置均对应力强度因子有显著影响.     

含币形裂纹功能梯度材料的轴对称接触问题

目的:研究含币形裂纹功能梯度材料的轴对称接触问题。方法:对功能梯度材料进行分层,通过Hankel变换及其逆变换求得各子层及均匀半空间的位移和应力分量,并将所研究问题转化为带Cauchy核的奇异积分方程。结果:求解方程可得裂纹尖端应力强度因子,并讨论裂纹位于涂层中间时,梯度涂层的分层数、涂层和裂纹面上剪切模量比值对应力强度因子的影响。结论:数值算例显示:梯度涂层剪切模量按指数形式变化时将梯度涂层分8层就可保证精度;可调节裂纹面附近材料剪切模量实现材料的抗断能力。     

正交各向异性功能梯度材料中的运动裂纹

针对无限大正交各向异性功能梯度材料中Yoffe型运动裂纹受反平面剪切载荷的动力学问题,假设材料两个方向剪切模量均采用双参数任意次幂函数模型,采用积分变换-对偶积分方程方法,求得裂纹尖端动态应力场和位移场以及动应力强度因子.借助Matlab软件研究裂纹运动速度和梯度参数以及材料不均匀系数对动应力强度因子的影响.结果显示裂纹尖端应力同均匀材料一样具有奇异性;无量纲动应力强度因子随裂纹运动速度的增大而减小,随梯度参数的增大而增大.     

含裂纹半无限大功能梯度材料的接触问题

研究了含裂纹半无限大功能梯度材料的接触问题.假设材料的剪切模量沿y轴呈指数规律变化,利用Fourier变换将问题转化为关于未知位错密度函数的奇异积分方程,并把位错密度函数表示为Chebyshev多项式,从而将奇异积分方程转化为线性代数方程组进行配点数值求解.最后分析了梯度材料非均匀参数、摩擦系数、裂纹长度以及裂纹距刚性压头中心的水平距离对应力强度因子的影响.     

两相材料倾斜裂纹应力强度因子的相互影响

采用Muskhelishvili复变函数方法，研究两相材料中两根倾斜裂纹应力强度因子的相互影响，将问题归结为求解一组Cauchy型奇异积分方程，以倾斜裂纹端点的应力强度因子作了数值求解，结果表明，两相材料的材料常数、裂纹的几何构形对应力强度因子均有较大影响。     

含裂纹的功能梯度压电压磁条粘结问题的奇异积分方程方法

利用奇异积分方程方法研究了一个含裂纹的功能梯度压电压磁条与半无限大功能梯度压电压磁材料粘结在非渗透边界条件下的Ⅲ型裂纹问题.首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.结果表明,压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异形式与一般弹性材料中反平面问题的应力奇异形式相同,但材料梯度参数对功能梯度压电压磁复合材料中的应力强度因子和电位移强度因子有很大影响.     

粘接均匀弹性材料的功能梯度压电带中单裂纹对SH波的散射问题

讨论了粘接均匀弹性材料的功能梯度压电带中单裂纹对SH射问题,假定裂纹面上的边界条件是电渗透性的,通过Fourier积分变换化为对偶积分方程,利用Copson方法将对偶积分方程转化为第二类Fredholm积分方程解,得到了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子,最后讨论了材料梯度参数,波数因素对标准动应力强度因子的影响     

拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子解析解

裂纹尖端应力强度因子是判断裂纹扩展和结构失效的重要标准,探究拉伸荷载下圆孔与裂纹相互作用的裂纹尖端应力强度因子对材料断裂准则和残余强度分析具有重要意义。基于叠加原理和弹性力学初始解,采用Westergaard应力函数求得单轴拉伸圆孔板孔边裂纹应力强度因子的积分方程,使用切比雪夫多项式得到积分方程的近似解,运用Exponential函数对近似解修正得到裂纹尖端应力强度因子修正解;运用Abaqus对同一问题进行模拟分析并与修正解结果进行对比;分析了裂纹尺寸、圆孔半径、裂纹位置角以及裂纹倾角对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明：修正解与Abaqus模拟解基本吻合;应力强度因子随裂纹尺寸和圆孔半径增大而增大,随裂纹位置角和裂纹倾角增大而减小。     

电磁材料中界面裂纹的解析解

给出了压磁材料中可导通反平面剪切界面裂纹的解析解.首先利用付里叶变换,使问题的求解转换成对一对变量为裂纹面上位移差的对偶积分方程的求解.在求解对偶积分方程时,把裂纹面上张开位移展开成雅可比多项式形式,进而可以获得应力强度因子、电位移强度因子和磁通量强度因子的解析解.从解析解中可以发现裂纹的应力强度因子与电位移强度因子和磁通量强度因子无关.     

无限大板功能梯度材料反平面裂纹问题的研究

对功能梯度材料在无限大板上的静态反平面裂纹问题作出了探究.材料物性模型按负指数幂的特定形式变化.利用积分变换—对偶积分方程法且考虑修正贝塞尔函数的渐进性,通过解析法将方程进行相应的转化,求得裂纹尖端应力强度因子的解析式.考查了不均匀系数、裂纹长度、梯度参数对应力强度因子的影响.结果显示,不均匀系数r与应力强度因子正相关...     

玻璃钢套管Ⅰ型裂纹应力强度因子的数值计算

为研究含裂纹玻璃钢套管裂纹尖端应力强度因子,采用ANSYS软件建立了含中心裂纹玻璃钢套管的有限元模型,研究了玻璃钢套管长度、端面直径、裂纹长度及外载荷对裂纹尖端应力强度因子的影响.研究结果表明:可以采用有限元软件解决裂纹尖端应力场奇异性的问题,验证了使用位移外推法和J积分方法求解应力强度因子的正确性;当只改变一个参数时:裂纹尖端应力强度因子随裂纹长度变化呈线性增长;随着外载荷的增长,裂纹尖端应力强度因子呈正比关系增长;当试件长度与裂纹长度符合无限大平板假说时,采用位移外推法和J积分方法求解的应力强度因子与解析解基本一致.该成果对研究玻璃钢套管具有一定的参考价值和指导意义.     

压电板条中的平面裂纹问题

基于线性压电理论，采用电绝缘边界条件，对压电板条中的张开型(Ⅰ型)裂纹问题进行了求解．利用Fourier变换将裂纹面的混合边值问题化为对偶积分方程，并进一步归结为易于求解的第二类Fredholm积分方程组．求得了裂纹尖端场的强度因子，分析了材料常数和几何尺寸对应力强度因子的影响．结果表明，可以通过适当调整材料和几何参数来减小应力强度因子的幅值。     

无限大功能梯度材料反平面裂纹应力场

主要研究了无限大功能梯度正交各向异性材料的反平面裂纹问题.材料物性参数模型假定为三次幂函数模型.文中采用积分变换-对偶积分方程方法,通过数值求解对偶积分方程并考虑修正Bessel函数的渐进特性,推导出了裂纹尖端应力场及应力强度因子.利用数学软件分析了不均匀系数r以及裂纹长度a对无量纲应力强度因子ψ(1)的影响,结果显示ψ(1)随着r的增加而增加,随着a的增加而增加.     

冲击载荷下无限长条损伤材料反平面裂纹问题研究

为了研究冲击载荷下小范围损伤时材料的裂纹问题,建立了无限长条含损伤材料的反平面有限长裂纹的力学模型．从宏观唯象角度,采用Lemaitre在应变等效假设基础上建立的损伤本构方程,通过积分变换-对偶积分方程方法,获得了裂纹尖端动态应力场．动态应力强度因子的计算结果显示,在小范围损伤的情况下,随着损伤的增加,动态应力强度因子的幅值降低,反映了小范围损伤时损伤对裂纹扩展的屏蔽作用．     

具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题

对具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题进行了研究.通过运用Fourier变换,将问题转化为奇异积分方程,利用高斯方法求解该方程,得到了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子的表达式.最后通过数值算例分析了材料系数及波数等对标准应力强度因子的影响.     

机械载荷作用下三维功能梯度板的断裂分析

为了深入理解功能梯度材料断裂失效问题,利用有限元方法获得了三维功能梯度材料裂纹尖端的应力强度因子,研究了功能梯度材料模量比对应力强度因子的影响,尤其是考察了不同材料属性分布形式下功能梯度材料裂纹尖端的应力强度因子.计算表明:当裂纹靠近自由表面时裂纹尖端应力强度因子表现出复杂特性;材料模量比和材料属性分布形式对应力强度因子的影响显著.     

基体中螺位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应

将复变函数的分区全纯理论、柯西型积分、应力函数奇性主部分析方法与Riemann边值问题相结合,研究了基体中的螺型位错偶极子与含共焦椭圆钝裂纹的椭圆夹杂的弹性干涉问题,求得了基体和夹杂区域复势函数的级数形式精确解.并由此推导出了基体和夹杂区域的应力场、椭圆钝裂纹右端点的应力强度因子以及作用在螺型位错偶极子中心的位错像力和像力偶矩的公式,同时分析了螺位错偶极子倾角、夹杂和椭圆钝裂纹的尺寸以及材料常数对它们的影响规律.结果表明:位错力和应力强度因子随螺位错偶极子倾角作周期变化,且受相对剪切模量的影响很大.     

功能梯度/压电材料中裂纹对SH波的散射问题

讨论了具有裂纹的无限长功能梯度/压电材料层合的SH波散射问题。在电渗透型边界条件情况下,将考虑的问题通过Fourier积分变换把混合边值问题的求解转化为对偶积分方程,利用Copson方法将得到的对偶积分方程转化为Fredholm积分方程再进行数值求解,得到了裂纹尖端的应力强度因子、电位移强度因子。最后讨论了材料梯度参数、入射角等因素对标准动应力强度因子的影响。