损伤对层合复合材料分层的影响

基于损伤内变量理论,用准三维有限单元法,分析了分层尖端区存在损伤时,Ｊ积分、能量释放率Ｇ以及裂尖附近应力场的变化规律·结果表明,裂尖损伤区的存在对Ⅰ型分层扩展起到屏蔽作用,其屏蔽机理是:损伤的存在消除了裂尖附近应力的奇异性,并在裂尖周围形成一个低层间应力区;损伤导致裂尖附近Ｊ积分不再守恒,但能量释放率降低·     

复合载荷作用下大晶粒铝裂纹尖端延性损伤行为的研究

应用电镜原位拉伸方法研究了复合载荷（Ⅰ＋Ⅱ型）作用下大晶粒铝裂纹尖端的塑性变形行为和延性损伤过程，用有限元结果对复合型损伤进行了力学分析。结果表明：在复合载荷作用下，裂纹尖端受相反塑性变形作用，裂尖变形符合锐化－钝化模型，异于纯Ｉ型载荷下的钝化模型，是多系滑移的结果。延性材料裂尖的损伤发生在钝化区域（裂尖的均匀滑移区）而非锐化区（裂尖的集中滑移区）。裂尖的启裂是沿应力三轴性水平最大方向进行，此方向     

损伤对复合材料层板层间裂纹奇异性的影响

基于连续损伤理论,采用非线性多标量连续损伤模型和有限元法对含Ⅰ型裂纹的纤维增强复合材料层板的裂尖应力奇异性进行了分析·在计算中,应用了损伤与位移同时迭代的全耦合法,并考虑了几何非线性的影响·结果表明:有限元法分析含损伤裂尖应力场奇异性是有效的;在材料硬化阶段,含层间裂纹的层板裂尖前缘应力奇异性总是存在的;损伤演化、材料常数影响裂尖应力奇异性,当材料常数的变化使损伤增大时,将导致应力奇异性程度下降·     

Mooney-Rivlin材料Ⅰ型裂尖场的有限元分析

运用大型通用有限元软件ANSYS分析了平面应变情况下某橡胶材料Ⅰ型裂纹尖端的变形和主应力分布。数值结果表明：在裂尖附近不仅存在应力奇异性,而且变形存在扩张区与收缩区;较大的主应力σ1是拉应力,比另一个主应力σ2高约两个数量级,所以σ1对裂尖附近的变形起主导作用,其方向和裂纹方向接近垂直;在(R, )坐标系中观察应力奇异性,则扩张区与收缩区内σ1具有相同的奇异性。     

引入应变循环损伤的材料裂纹扩展行为预测模型

根据循环载荷下的裂尖循环弹塑性应力应变场分析,结合Manson-Coffin经验关系,定义了基于循环塑性区内材料塑性应变幅值的单位平均损伤;根据Miner疲劳线性累积损伤理论,以裂尖扩展方向的循环塑性区尺寸为裂纹裂尖的单位扩展量,提出了基于低周疲劳损伤预测I型裂纹扩展速率的新预测模型.新模型中给出的参数均有明确的物理意义,不需要人为调试.Cr2Ni2MoV和X12CrMoWVNbN 10-1-1两种转子材料的低周疲劳试验结果表明,新模型对这两种材料裂纹扩展速率的预测结果与试验结果吻合良好.利用相关文献中提供的6种材料的低周疲劳性能数据,进一步验证了新模型用于裂纹扩展速率预测的良好适用性.     

基于非局部隐式梯度模型的混凝土断裂损伤

介绍了隐式梯度模型及其与非局部模型的关系;分析了隐式梯度模型中非局部等价应变求解时形函数的选取原则;讨论了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场;提出了隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等价应变,解决了裂尖损伤场光滑问题.数值计算表明隐式梯度模型对避免软化损伤模拟时的病态网格依赖性和零能量损耗有非常好的效果.     

Ⅰ型裂纹端部的非线性损伤场

对聚合物材料ＨＩＰＳ进行了系统的变形－损伤试验研究．用提出的弹塑性损伤变量与关系分析了Ⅰ型裂纹端部的损伤场,给出了损伤场内非线性纵向应变分布与纵向应力分布．给出的损伤分析方法为进一步研究裂纹在损伤区内的稳定扩展奠定了新的基础     

树脂基复合材料裂尖损伤的直接观察与分析

用扫描电镜对ＥＮＦ试样在加载及保持过程中裂尖损伤的萌生、演化过程进行了原位观察研究．结果表明石墨／环氧复合材料ＡＳ４／３５０２裂尖损伤的微观机制是微裂纹的萌生、长大及合并．裂尖损伤区内经历的微损伤过程增加了材料的裂纹扩展抗力而使材料得到韧化．     

岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析方法

将损伤力学与断裂理论相结合，通过对近裂尖瞬态应力场近似表达的推导，提出了岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析理论，建立了岩体蠕变裂纹扩展的损伤累积模型．这一分析理论和模型可用于蠕变主裂纹起裂时间的预测以及裂纹时效扩展特征的分析．     

有限平面应变Ⅱ型裂纹尖端幂律塑性应力场全解

针对幂律材料、有限平面应变紧凑拉伸剪切(Compact Tension and Shear, CTS)试样,基于能量密度等效方法可得到CTS试样能量密度中值点的代表性体积单元(Representative Volume Element, RVE)的等效应力解析解,以该应力解作为特征应力因子,采用表征CTS试样Ⅱ型裂纹尖端应力场的三角特殊函数,提出了描述有限平面应变幂律塑性Ⅱ型裂纹尖端应力场的半解析模型以及用于描述Ⅱ型裂纹尖端扇贝轮廓式等应力线的理论解.本文Ⅱ型裂纹裂尖场模型对平面应变CTS试样裂尖应力场的预测结果与有限元分析结果密切吻合, Ⅱ型裂纹裂尖幂律塑性应力场模型完善了弹塑性断裂力学,并对剪切型断裂安全评价有重要工程意义.     

树脂基复合材料蠕变损伤本构方程

从以应力、温度和损伤诸函数的时间积分表示的Ｇｉｂｂｓ自由能泛函出发，根据热力学第一、第二定律，导出了关于应变、熵和损伤的本构规律．针对玻璃纤维布／环氧材料，基于沿纤维方向的蠕变量可忽略不计的特点，选择具体的的Ｇｉｂｂｓ自由能形式，得到了包含剪切屈服在内的Ｋａｃｈａｎｏｖ－Ｒａｂｏｔｎｏｖ型损伤本构方程．由此导出的蠕变方程可以完整地描述蠕变变形三阶段．实验表明，当工作应力在极限应力的４５％～６０％范围内，理论和实验结果符合较好．     

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．     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

软土的损伤对剪切带形成的影响

在软土各向异性弹塑性损伤模型的基础上,把小应变模型扩展到有限应变模型,推导出不排水平面应变条件下的剪切带形成条件,分析Ko固结状态下各向异性损伤对剪切带形成的影响,计算结果表明,损伤变量越大,越接近不稳定状态,垂直方向损伤对剪切带的影响比水平方向的强裂。     

Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的应变损伤场

采用塑性动力学方程,对Ⅱ型裂纹尖端的动态损伤场进行了渐近分析,给出了平面应变情况下的本构方程。位移、应力、应变被用对数系列展开,因此揭示了场的渐近特性。结果表明:在裂纹尖端附近,应力和应变分别具有如下的对数奇异性:     

COD 准则在 40CrNiMo 钢弹塑性 Ⅰ Ⅱ 型断裂分析中的应用

以Ｒｉｃｅ的裂尖钝化模型为基础,定义了Ⅰ＋Ⅱ型载荷下裂纹张开位移（简称ＣＯＤ）δ,裂纹尖端Ⅰ型张开位移（简称ＣＴＯＤ）δｔ和Ⅱ型滑开位移（简称ＣＴＳＤ）δｓ,对４０ＣｒＮｉＭｏ钢Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析,讨论了复合型载荷下的ＣＯＤ与Ｊ积分的关系．结果表明：１）随Ⅱ型分量增加,４０ＣｒＮｉＭｏ启裂的δｉ值降低,纯Ⅰ型的δｉ是纯Ⅱ型δｉ值的２．５倍;２）不同复合载荷下的δ、δｔ、δｓ与Ｊ积分均满足线性关系．     

Ⅰ型型纹端部的非线性损伤场

对聚合物材料ＨＩＰＳ进行了系统的变形－损伤试验研究,用提出的弹塑性损伤变量与关系分析了Ⅰ型裂纹端部的损伤场,给出了损伤场内非线性纵向应变分布与纵向应力分布,给出的损伤分析方法为进一步研究裂缝损伤区内的稳定扩展奠定了新的基础。     

不同应力状态下弹塑性材料动态起裂韧度的实验研究

由一维实验原理，利用冲击拉伸实验装置对周边切口的Lyl2cz铝合金短圆柱试件进行冲击拉伸加载，并推广Rice远场J积分公式，由试件两端的平均载荷—相对位移曲线来计算J积分，用起裂点处的J积分来表征弹塑性材料的动态起裂韧度JID，初步形成了一套平面应变型弹塑性材料动态起裂韧度的表征与测试方法．实验所获得的动态起裂韧度JID是与试件尺寸无关的材料常数，且比平面应力状态下的动态起裂韧度低，结果的离散性也很小．实验结果表明，该实验和测试方法比较合理可靠．     

岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤软科学分析方法

将损伤力学与断裂理论相结合，通过对近裂尖瞬态应力场近似表达的推导，提出了岩体蠕变裂纹起裂与扩展的损伤力学分析理论，建立了岩体蠕变裂纹扩展的损伤累积模型，这一分析理论和模型可用于蠕变主裂纹起裂时间的预测以及裂纹时效扩展特征的分析。     

各向异性损伤对土压力强度的影响分析

应用耦合损伤滑移线法，求解平面应变条件下的极限荷载问题，出考虑各向异性损伤的平面应变问题应力场的滑移线解，求出刚性挡土壤的主动土压力和被动土压力强度，并分析各向异性损伤对土压力的影响，计算得知，各向异性损伤对主动土压力系数Naq和被动土压力系数Npq值有影响，在水平方向损伤变量D1一定时，Naq值随着垂直方向损伤变量D2的增加而增加，Npq值却随着D2的增加而降低；D2一定时，Naq值随D1的增加而减小，而Npq值随D1的增加而增加。