双材料参数对界面端应力场分布规律的影响

利用反平面平板搭接界面端应力奇异性指数和应力场的理论公式,通过不同材料参数的组合和不同角度的变化,研究了正交异性双材料以及一种各向同性和一种正交异性双材料两种不同的结合材料反平面界面端应力奇异性和应力分布,得到了两种不同结合材料的应力分布规律和反平面平板搭接界面端断裂判据的初步理论。结果表明,随着Γ和θ的变化,不同结合材料界面端应力会呈现出不同的规律,这些规律可以作为在双材料界面端裂纹断裂准则或其它工程应用方面的依据。     

搭接长度对复合材料单搭接胶接接头的影响

 针对复合材料单搭接接头的拉伸性能进行有限元建模,分析搭接长度对单搭接接头的应力分布和破坏模式的影响.结果表明:当搭接长度在5～45mm变化时,最小剪切应力逐渐减小,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对应力分布的影响减少;破坏载荷逐渐增大,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对破坏载荷的影响减少;单搭接接头的破坏模式为胶层-复合材料界面的边缘发生部分损伤,导致胶层损伤,搭接长度的变化影响单搭接接头的损伤严重程度.     

改扩建工程拼接路面受力分析及拼接方式

路面拼接是高速公路改扩建必须要面对的问题,其拼接方式对路面结构的应力应变分布及稳定性有重大影响。依托实体工程,应用ABAQUS有限元软件,根据搭接宽度不同,建立4个有限元模型,分析不同搭接宽度的路面力学响应,并在变化荷载位置情况下,分析沥青层的拉应力、剪应力变化。研究结果表明:路面层进行搭接后与不进行搭接相比,层间最大拉应力、剪应力显著减小;设搭接时,最大拉应力随搭接宽度的增大而略微增大,其应力分布随搭接宽度的增大变得越来越均匀;最大剪应力随搭接宽度的增大而逐渐减小,至120 cm以后变化不大;拼接模型存在3个最不利荷载位置,分别在顶层接缝左侧、右侧0~50 cm区域及第2道拼接缝左侧0~50 cm区域。     

层合板单搭胶接接头应力的三维有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,用APDL语言开发了相应的程序,研究T700/TDE86复合材料层合板单搭胶接接头在单向拉伸载荷作用下的胶层中面及界面应力,分析了接头界面最大剪切/剥离应力值随胶层厚度尺寸变化的规律,模拟了接头在胶层厚度中间面上的三维应力分布情况.结果表明,明显的剪切/剥离应力集中均发生在接头搭接区端部,影响接头强度的主要因素是剪应力;伴随胶层厚度的增加,接头界面最大剪应力值先减小再增大,而最大剥离应力值则逐渐增大,接头界面剪应力最小值发生在胶层厚度为0. 25 mm的接头,即为胶接接头胶层厚度的较优值.     

搭接长度对套筒灌浆搭接接头反复拉压力学性能影响试验

为研究高应力反复拉压时搭接长度对套筒灌浆搭接接头（APC接头）力学性能的影响,进行了32个APC接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明：经过高应力反复拉压,试件承载力有所提高,而钢筋与灌浆料间的裂缝进一步发展,试件延性变小;随着搭接长度的增加,试件残余变形u0（单拉）和u20（高应力反复拉压）均减小;在单拉及高应力反复拉压结束后再单拉时,极限荷载下套筒中部截面近钢筋侧纵向压应变、环向拉应变随着搭接长度的增大而减小;基于灰色关联理论得出接头含钢率与极限黏结强度相关性最大。最后,引入灌浆缺陷系数ω,提出极限黏结强度、临界搭接长度计算式。     

一种特殊情况的非弹性主方向界面裂纹应力场

利用转轴变换公式,讨论了双材料非弹性主方向界面裂纹问题。在特征方程组的判别式Δ1′>0和Δ2′>0时,得到一种特殊情况的非弹性主方向界面裂纹应力场的理论公式,给出了双材料参数对界面裂纹应力场分布的影响规律,其结论对双材料结构改进有一定的参考价值。     

研究固态相变中界面动力学的一个新方法

固态相变中相界面或畴界面的运动特征决定了相变系统的多方面宏观物性.界面的平均运动速度V 可用净驱动力ΔG′(相变驱动力ΔG 与界面运动时的临界起动力ΔG_R 之差)的函数(?)(ΔG′)来描述,V=(?)(ΔG-ΔG_R).当有单向的外场(场强为ξ,如电场、磁场、应力、温度梯度等)作用于相变系统使界面作单向运动时,叠加一交变场可使界面的单向运动叠加一交交运动.计算得出了动力学关系式(?)(ΔG′)与交变运动的能量损耗Q~(-1)、测量频率ω、材料弹性模量μ、相转变率dF/dξ以及场强变化率dξ/dt 间的关系式为c-(d ln (?)(ΔG′))/(dΔG′)=Q~(-1)ω/μ(dF)/(dξ) (dξ)/(dt)此处c 为与耦合系数有关的常数.上式右方均为实验可测知的物理量,因此通过适当的实验程序即可求解出界面动力学关系式V=(?)(ΔG-ΔG_R)以及其中的有关动力学参数.本文讨论了这一方法在固态相变研究中的若干应用.     

铝合金在三种应力状态下的力学性能研究及断口分析

通过对铝合金(6063)进行平板拉伸试验、带缺口的平板拉伸试验及纯剪切试验,研究了铝合金在三种应力下的力学性能.宏观试验结果发现:平板拉伸时的断裂应变大于带缺口拉伸时的断裂应变,而平板拉伸时的屈服应力及峰值应力小于带缺口拉伸时的屈服应力和峰值应力,剪切时材料的断裂剪应变远远大于平板拉伸时的断裂应变.三种应力状态下试样的断口也明显不同:缺口试样根部明显发生了颈缩现象,而且断面上存在着大量的韧窝;平板拉伸几乎没有发生颈缩现象,断面上的韧窝和剪切唇各占一定的比例;纯剪切试样断口上几乎以剪切唇为主.     

各向异性与正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹分析

研究了各向异性与正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹问题.通过构造新的应力函数,采用复合材料断裂复变方法,求解一类偏微分方程组边值问题,推导出各向异性与正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹尖端附近的应力场、位移场以及应力强度因子的表达式。结果显示裂纹尖端附近应力具有r-1/2的奇异性,但没有振荡性;通过算例得到应力随极径r变化的规律;分析当角α=0时,获得了正交异性双材料Ⅲ型界面裂纹的应力场、位移场与文献一致,验证了结果的正确性。     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

正交异性双材料反平面界面端应力奇异性研究

研究了正交异性双材料反平面界面端的应力奇异性问题.借助应力奇异指数λ的特征方程,经过图形对比分析,验证了应力奇异指数λ与双材料参数及双材料楔形角有关,并且利用三角函数的性质和算例,得到了双材料界面端楔形角θ1和θ2以及双材料参数对应力奇异性指数λ的影响规律.     

双材料界面裂纹奇异性及应力强度因子

研究了正交异性双材料半无限界面裂纹问题。通过引入含有复奇异指数的新应力函数,利用复变函数方法将界面裂纹问题转化为求解一类广义重调和方程的边值问题,推出正交异性双材料界面裂纹尖端应力具有四种奇异性。并建立了四种奇异性下给定载荷条件时界面裂纹尖端应力强度因子的计算公式。通过算例验证了四种奇异性的存在性。     

各向同性与正交异性材料Ⅲ型界面端应力场

研究了各向同性与正交异性双材料Ⅲ型非对称界面端问题。利用复合材料断裂复变方法,根据任意角度的界面连续条件,求解一类调和方程组的边值问题,讨论了非对称情况下含奇异指数的特征方程,得到了Ⅲ型非对称凸角、凹角界面端的应力场、位移场、应力强度因子的表达式,以及斜平面角界面端应力场奇异性的变化规律。     

双材料纯扭界面裂纹断裂研究

对弯曲载荷作用的正交异性双材料界面裂纹尖端附近的应力场进行探讨．通过选取特别的中面挠度函数,利用复合材料断裂复变方法对受弯曲载荷作用的正交异性双材料界面断裂问题进行了研究．通过求解一类广义重调和方程组边值问题,当特征方程组的判别式△1〉0和△2〈0时推出了受纯扭曲载荷下界面裂纹尖端的弯矩、扭矩、应力的计算公式．     

双材料弯扭断裂问题

研究了正交异性双材料界面裂纹断裂的问题,根据叠加原理和偏导数的加法定理,在受弯扭载荷混合作用下,当特征方程组的判别式Δ10,Δ20时,推导出了受弯扭载荷作用下的含中心穿透双材料界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩、应力场的理论公式.从理论结果上可以看出双材料界面裂纹尖端附近应力场不具有振荡奇异性.此结论对于结合材料的强度和可靠性评价具有重要意义.     

各向异性和正交异性双材料界面裂纹尖端应力

对各向异性和正交异性双材料I型界面裂纹尖端应力场中的A类情形进行了讨论,给出相应的力学模型与应力函数,求得了A类情形下各向异性和正交异性双材料I型界面裂纹尖端应力场。作为检验,当x轴与各向异性材料纤维方向之间的夹角φ=0时,各向异性材料转变为正交异性材料,代入所得的应力场和位移场,得出的验证结果与参考文献一致。     

受纯扭正交异性双材料的界面裂纹尖端场

通过构造特殊的挠度函数,利用复合材料断裂复变方法,对正交异性双材料在受纯扭曲载荷作用下的界面裂纹尖端进行了探讨。在特征方程组的判别式都小于零时,通过求解两个八元齐次线性方程组,推出了含两个实奇异指数的应力函数,并得到了界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩的计算公式。     

界面裂纹奇异积分方程的极限法推导

采用Muskhelishivili复变函数的方法,将两相材料中倾斜裂纹应力场基本解,直接退化得到两相材料界面裂纹的应力场基本解,并尝试性地采用极限分析方法导出了两相材料界面裂纹的奇异积分方程。     

远端剪切作用下正交各向异性介质中椭圆夹杂的弹性场分析

求解一类正交各向异性介质中平面椭圆夹杂在远端作用与椭圆主轴呈任意角度均匀剪切力情况下,内受非弹性特征应变引起的弹性场。采用各向异性平面问题的复变函数解法,结合保角变换方法,将远端剪切作用转化为在基体内边界上的初始应变,根据最小应变能原理,获得夹杂/基体系统弹性应力和应变场的封闭形式解析解。