斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定

一、前言在工程问题中,构件和缺陷(或裂纹)的几何形状,往往都是比较复杂的,要确定复杂形状构件中裂纹尖端的应力强度因子,在理论上有时是很困难的,甚至不大可能,这就不得不求助于一些近似的方法,如有限单元法和光弹性法。用光弹法测定裂纹尖端的应力强度因子k_1,从许多具有理论解的简单试样的试验结果看来,已经验证了光弹法的可靠性,並可达到工程上所要求的精度范围(10％以内)。从目前我们所接触到的国内外资料来看,对应力强度因子k_1的研究方面是比较成熟的,     

混合型应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的有限元计算

本文通过偏置直裂纹三点弯曲试件的算例,讨论了自由边界对应力强度因子计算精度的影响。指出了使用虚裂纹扩展法时值得注意的裂纹扩展方向问题。并且对具有四分之一边中结点的二次等参元的奇异性问题作了研究,证明了对于正方形的这种单元,沿对角线方向的位移仍含有r~(1/2)项。     

就光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的有关问题与李建昌同志商榷

自70年以来,李建昌同志陆续在广西大学学报上发表三篇有关光弹法测定应力强度因子的论文。它们分别是《用光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ兼论单级条纹法和双级条纹法的可靠性》,《斜裂纹分支应力强度因子K_ⅠK_Ⅱ的光弹法测定》,《斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定(之二)》。以下分别简称为《论文一》、《论文二》、《论文     

椭圆裂纹应力强度因子K_1公式的推导

G.R.Irwin提出的椭圆裂纹应力强度因子K_I公式是断裂力学中计算内部深埋裂纹和表面裂纹应力强度因子的经典公式。《上海力学》刊登了两篇讨论文章,研究了K_I公式推导中的几何关系问题,澄清了某些疑点。本文根据Green和Sneddon假定,并借助于I型穿透裂纹位移公式,采用明确的参数φ系统地推证了G.R.Irwin提出的椭圆裂纹K_I公式。由于推证中,借助于I型穿透裂纹位移公式,计算椭圆裂纹尖端位移,说明r应理解为沿裂纹边界的法向微小距离。     

用光弹性法测定薄壁园筒扭转的混合型应力强度因子(K_Ⅰ,K_Ⅱ)

用等色条纹来测定薄壁园筒上裂纹的混合型应力强度因子(K_Ⅰ,K_Ⅱ)。利用冻结切片在偏光显微镜下进行测量,实验结果就其中一种裂纹的应力强度因子与理论解比较误差不大,其精度满足工程要求。从而推证薄壁园筒上,其它裂纹的试验精度也能满足工程上的要求。     

扇柱形奇应变单元计算K_Ⅰ、K_Ⅱ及K_Ⅲ

本文采用等参数有限元法计算线弹性空间裂纹的应力强度因子.在裂纹前缘周围布置有若干个扇柱形四分点单元,而在扇柱形单元与常规等参数单元之间,还布置了三维过渡单元.可以证明,这些单元的应变中都具有r~((-1)/2)的奇异性.我门应用这样扇柱形单元计算了四个例题,分别得到KⅠ、KⅡ及KⅢ,与解析解或用边界配位法得到的解进行比较基本上都是相同的.此外,本文还给出了空间裂纹由节点位移直接推算强度因子的几个简便公式.     

多裂纹板的应力强度因子研究

工程构件含有多个裂纹的现象非常普遍,这类构件的安全显得非常重要。构件的安全与否取决于裂纹尖端附近的应力场和应变场。应力强度因子是用来表征裂纹顶端附近应力应变场强度的有效参量。所以,研究裂纹体的应力强度因子是保证裂纹体安全的重要工作。     

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响

应力强度因子表征了裂纹尖端奇异应力场的强度,它是研究裂纹扩展规律和带裂纹构件强度的基础。本文采用有限元法,对受均布荷载作用存在边缘Ｉ型裂纹的平面板进行了数值分析。研究了裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响,分别计算了具有不同裂尖圆弧 的Ｉ型裂纹的应力强度因子。采用应力法计算不同半径处的表观应力强度因子,插值到裂尖圆弧而得。根据计算结果,绘制KⅠ-r0曲线,利用最小二乘法拟合至尖裂纹（r0=0）即得理想尖裂纹的应力强度因子,与解析解相差仅0.7%。该曲线为带圆弧裂纹的应力强度因子测试和带圆弧裂纹构件强度计算提供了依据     

Ⅰ型裂纹尖端圆弧对应力强度因子影响的数值研究

应力强度因子表征了裂纹尖端奇异应力场的强度,它是研究裂纹扩展规律和带裂纹构件强度的基础。采用有限元法,对受均布荷载作用存在边缘Ⅰ型裂纹的平面板进行了数值分析。研究了裂纹尖端圆弧对应力强度因子的影响,分别计算了具有不同裂尖圆弧r_0的Ⅰ型裂纹的应力强度因子。采用应力法计算不同半径处的表观应力强度因子,插值到裂尖圆弧而得。根据计算结果,绘制K_Ⅰ-r_0曲线,利用最小二乘法拟合至尖裂纹(r_0=0)即得理想尖裂纹的应力强度因子,与解析解相差仅0.7%。该曲线为带圆弧裂纹的应力强度因子测试和带圆弧裂纹构件强度计算提供了依据。     

压力容器表面裂纹应力强度因子的数值计算

压力容器失效常常是由于裂纹失稳扩展导致,断裂力学正是研究裂纹产生及其扩展规律的科学,在线弹性断裂力学中,应力强度因子又对裂纹是否会失稳扩展具有重要意义.因此,通过有限元软件ABAQUS建立表面半椭圆裂纹体几何模型、划分有限元网格,利用围线积分法计算得到裂纹端部区域的应力强度因子值.通过计算结果与经验公式计算结果比较,说明了有限元软件ABAQUS在计算表面半椭圆裂纹应力强度因子具有较高的精度与可靠性,从而为计算复杂构件上不规则裂纹应力强度因子提供了思路.     

含共线等长双裂纹损伤钢构件的力学试验及分析

在实际工程中,钢构件在同一条直线上的多条裂纹共线排列现象,既是一种较为常见的形式,也是最具有危险性的形式。这种共线裂纹可能导致钢构件发生脆性破坏,所以有必要深入研究共线裂纹对钢构件力学性能的影响。以含共线等长双裂纹损伤钢构件为研究对象,展开了单轴拉伸试验,研究了相对裂纹长度和相对裂纹间距对钢构件的断后伸长率、屈服强度和剩余极限强度的影响规律,且在此基础上提出了含共线等长双裂纹损伤钢构件的剩余极限强度计算公式。通过与试验值进行对比分析,本文所提出的剩余极限强度计算公式的相对误差小于1%,验证了本文所提出公式的有效性和准确性。针对含多裂纹损伤钢构件的安全评估,本文提出的剩余极限强度计算公式,在一定程度上弥补了该领域的空白,为其剩余极限强度分析研究提供了一种行之有效的方法,对含多裂纹损伤钢构件后期的预防和修复等具有一定的理论价值和现实意义。     

中心裂纹类岩石材料应力强度因子测定

为了得到裂隙类岩石的应力分布规律,利用预制中心斜裂纹的类岩石材料进行单轴受压试验。根据有限大板求解裂纹尖端应力强度因子的位移方程,推导出能够直接用于程序运算的方程形式。计算程序中通过修正级数项消除了矩阵的奇异性,通过编制计算程序并结合数字图像相关法测定了类岩石Ⅱ型应力强度因子。计算原理采用了有限大板的应力强度因子计算公式,并考虑了裂面之间的摩擦力。采用最小二乘法求解含未知参数的位移方程组,对30°、45°和60°三种不同倾角裂纹的试件进行对比分析。研究结果表明:采用该方法可以准确测定类岩石材料的应力强度因子,因此这种方法是一种有效测定岩石和类岩石材料应力强度因子的方法。     

固体构件的失效机理——裂纹强度因子计算方法及控制

固体构件中的裂纹是引起构件失效的元凶,对构件中的裂纹进行探测、计算、控制对结构的有效性显得尤为重要。对裂纹的强度因子给出了解答。     

贯穿斜裂纹应力强度因子的计算

利用有限元方法计算了不同长度贯穿斜裂纹前沿应力强度因子,分别计算了β为45°、60°和75°三种情况,得到裂纹前沿应力强度因子的分布规律,以及应力强度因子随着角度的变化规律。弥补了应力强度因子手册中对这种裂纹计算的不足。     

用全息光弹性法测应力强度因子K_I

一、引言 应力强度因子K_i(i=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)在线弹性断裂力学中是一个很重要的力学量,它是表征裂纹尖端附近处应力场和位移场大小的一个参数,它与构件形状、载荷以及裂纹形状和方向有关。在一般情况下,应力强度因子固然可以采用理论分析法进行计算,但采取实验方法求应力强度因子,无疑也是一个很重要的手段。全息光弹性法是这些手段中的一种。本文介绍我们用全息光弹性法对三点弯曲边裂纹试件测定应力强度因于K_I的工作。     

矩形板中心裂纹有限元数值分析

为了计算构件裂纹断裂参量应力强度因子,利用有限元方法对矩形板中心裂纹断裂参量应力强度因子的计算进行了研究.在建立有限元模型时对于裂纹尖端的单元,采用节点-单元的方式生成二次奇异单元.同时对矩形板中心裂纹的应力强度因子的计算公式进行了修正,得到了简便的公式.为计算类似的裂纹断裂参量提供了参考和借鉴.     

用光敏薄片测试工作构件的应力强度因子

对于有裂纹工作构件的强度因子测试问题,作者提出了用无裂纹光敏薄片光弹技术来解决.通过试验说明,该方法在精度上是令人满意的.     

高强混凝土压剪构件的开裂强度分析

把线弹性断裂力学的理论应用到高强混凝土压剪构件的开裂强度分析中,建立相应的计算力学模型,导出了在压力和剪力的作用下,考虑构件横向及竖向钢筋作用于裂纹表面的复合应力强度因子K1,KII,并根据G判据,确定此类构件的开裂应力公式,给出了裂纹在不同倾斜角度下,影响构件开裂强度的各主要因素与开裂应力之间的关系曲线。     

表面裂纹的三维模型及应力强度因子计算

采用solid186单元退化生成的三维奇异等参单元模拟裂纹前缘应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹前缘应力强度因子(SIFS)的ansys有限元模型.采用相互作用积分法求解裂纹前缘的应力强度因子值.通过数值计算,分析了模型高度H、宽度W、过渡区网格尺寸L_2和非裂纹体网格尺寸L_3对裂纹前缘应力强度因子值计算精度的影响,对比Newman-Raju公式的计算结果,给出了模型高度H、宽度W、过渡区网格尺寸L_2和非裂纹体网格尺寸L_3的取值范围.本模型计算结果稳定可靠,能够适用于工程中含裂纹构件的应力强度因子值计算.     

1维6方压电准晶带4条裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法与保角变换技巧,探讨了1维6方压电准晶中带有4条裂纹的圆形孔口的反平面III型裂纹问题,得出了应力强度因子和电位移强度因子的解析解.由该解析解得出极限情形下的对称4裂纹圆形孔口、3条裂纹的圆形孔口、共线双裂纹圆形孔口、单裂纹圆形孔口、十字裂纹、T形裂纹对应的III型裂纹应力强度因子和电位移强度因子的解析表达式.