正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端场研究

研究正交异性粘弹性材料在对称载荷作用下,裂纹尖端的应力与位移分布。首先利用La-place积分变换法,将正交异性粘弹性问题转化为拉普拉斯空间的正交异性弹性问题进行求解;其次,在正交异性弹性材料板裂纹尖端解的基础上,利用准静态粘弹性-静态弹性对应原理,得到Laplace域内正交异性粘弹性裂纹尖端的解;最后采用F.Durbin数值方法将其作逆变换,求得正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端的数值解。通过在力作用开始时的粘弹性解与相同条件下的弹性解进行对比,表明采用F.Durbin数值反演方法可以得到更精确的解。     

正交异性双材料纯扭界面裂纹尖端场研究

通过复合材料断裂复变方法,构造特殊挠度函数,研究了受纯扭曲载荷作用的正交异性双材料界面裂纹尖端附近的断裂问题。在特征方程组的判别式都大于零的情形下,根据边界条件得到了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。根据载荷条件,确定了自由未知量和待定系数,得到了界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩的计算公式。     

正交异性复合材料板Ⅰ型三裂纹尖端场分析

研究了正交异性复合材料板三裂纹的平面问题。通过复合材料断裂中的力学模型,将此问题归结为一类偏微分方程的边值问题,构造保角映射,将均匀分布三裂纹映射为复平面上的平行周期裂纹,通过引入适当的westergaard应力函数,采用复变函数方法和待定系数法对复合材料Ⅰ型平行周期裂纹尖端的应力场进行了力学分析。最后再利用该保角映射的逆变换,将平行周期裂纹尖端的应力场变换到原均匀分布三裂纹的应力场,得到了远场受均匀分布载荷作用下的应力场和位移场的解析解。研究结果为结构和材料的强度设计提供了有意义的参考。     

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。     

正交异性复合材料Ⅱ型裂纹尖端应力场

对正交异性复合材料板的Ⅱ型裂纹尖端应力场进行了有关的力学分析,通过求解一类线性偏微分方程的边值问题。引入新的应力函数、采用复变函数方法推出了正交异性复合材料板Ⅱ型裂纹尖端附近的应力场的计算公式．     

Ⅲ型扩展裂纹的尖端场

以位移、应力函数为基本未知量,采用Mises屈服条件,对理想塑性材料中准静态扩展的Ⅲ型裂纹进行了分析. 裂尖场分为三个区,即扇形区、弹性卸载区和均匀应力区,推导了渐近方程,并求得数学封闭解,由数值计算得到了各分区的角度值.结果表明应变具有(ln(1/r))     

正交异性复合材料Ⅰ型裂纹尖端应力场研究

对正交异性复合材料板的Ⅰ型裂纹尖端应力场进行了有关的力学分析,通过求解一类线性偏微分方程的边值问题,引入新的应力函数,采用复变函数方法推出了正交异性复合材料板Ⅰ型裂纹尖端附近的应力场的计算公式,     

正交异性复合材料单向板非弹性主方向的裂纹尖端应变与位移

本文给出了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与位移的计算公式。作为特例,还给出了弹性主方向的Ⅰ型裂纹尖端应变与位移的统一表示式。     

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。     

正交异性钢桥面板的疲劳裂纹扩展规律

为了研究正交异性钢桥面板U肋-横隔板的连接部位的疲劳问题,基于扩展有限元方法分析典型疲劳裂纹的扩展机理,并引入U肋-横隔板焊缝的残余应力,分析残余应力对疲劳裂纹扩展的影响。研究结果表明:萌生于横隔板开孔处的疲劳裂纹未考虑残余应力时不会扩展,加入残余应力后会改变裂纹的应力状态,裂尖应力可以驱动横隔板开孔处的裂纹扩展,裂纹扩展类型为Ⅰ型裂纹;萌生于U肋焊趾处的疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹,残余应力会影响裂纹扩展角度;对于萌生于横隔板焊趾处的裂纹,相比于不考虑残余应力的情况,考虑残余应力的裂纹扩展规律与实桥开裂规律相符,说明对于焊缝疲劳裂纹,在疲劳评估时应考虑焊接过程中残余应力对评估结果的影响。     

扩展中裂纹尖端位移场、应变场──moire放大倍增技术在断裂力学中的应用

应用放大ｍｏｉｒｅ倍增和动态ｍｏｉｒｅ技术对软钢平面应力Ｉ型裂纹试件进行实验，得到以下主要结果，取到裂纹线弹性皮．小范围屈服，大范围屈服段，裂纹起裂，稳态扩展，稳恒扩展，失稳扩展段的裂纹尖端位移场和应变场。给出了裂纹扩展量△ａ与应变尺寸Ｒ（ε）的关系曲线。给出裂纹扩展过程中张开角ＣＯＡ的变化。对裂纹张开位移ＣＯＤ与σ／σｓ的曲线在较小范围屈服条件下与Ｗｅｌｌｓ计算结果进行了比较。对～ε０／εｓ曲线进行了讨论。     

正交异性双材料Ⅱ型界面裂纹尖端的应力场

基于复变函数方法给出含两个实应力奇异指数的应力函数,通过满足边界条件,得到两个八元非齐次线性方程组.求解该方程组,确定两个实应力奇异指数和全部系数,得到应力函数的表示式.根据极限唯一性定理推出当特征方程组判别式异号时每种材料裂纹尖端的应力强度因子、应力场的理论解.结果表明,在双材料工程参数满足适当条件下,正交异性双材料...     

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     

正交异性双材料非弹性主方向裂纹尖端应力场

研究了正交异性双材料非弹性主方向界面裂纹问题。利用转轴变换公式,在特征方程组的判别式都大于零时,给出了正交异性双材料非弹性主方向界面裂纹应力场和位移场理论解表达式。     

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:     

正交异性双材料裂纹尖端应力强度因子振荡性分析

在正交异性双材料界面裂纹的理论解的基础上,进一步探讨分析了正交异性双材料界面裂纹尖端应力强度因子的振荡奇异性;并通过实例讨论了双材料弹性常数对应力强度因子奇异性的影响.这个结论对今后相关课题的研究提供了新思路,具有较好的参考价值.     

双材料混合型界面裂纹尖端应力场、位移场

研究了正交异性双材料中心穿透界面裂纹问题。在特征方程组的判别式都小于零的情形下,求解一类广义重调和方程组边值问题,通过构造新的应力函数,推出了Ⅰ型、Ⅱ型、混合型界面裂纹尖端的应力场、位移场及应力强度因子的解析表达式。其结果没有振荡奇异性及裂纹面没有相互嵌入现象,当上下半平面材料参数相同时,可获得正交异性单材料的应力场、位移场。     

关于各向异性复合材料板裂纹尖端应变场与位移场的探讨

采用复变函数方法推出了各向异性复合材料板的Ⅰ型、Ⅱ型裂纹尖端附近的应变场与位移场的计算公式。     

I型平面应力准静态稳恒裂纹扩展

根据Ｊ２流动理论并采用有限元法分析了小范围屈服条件下，各向同性幂强化材料及理想塑性材料中的准静态Ｉ型平面应力稳恒裂纹扩展问题。计算结果表明，与平面应变情况不同，对于平面应力稳恒裂纹扩展，材料的强化指数Ｎ对塑性区形状有显著影响。对理想塑性材料，在裂纹延长线上（θ＝０），应变似呈现对数奇异性。计算中未发现有二次塑性区。利用 ＣＯＤ断裂准则得出，应力强度因子比 Ｋｓｓ／Ｋｃ也强烈地依赖于材料常数σ０／Ｇ及强化指数Ｎ。     

论裂纹尖端附近位移场精确解的封闭形式

本文利用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换方法和Ｗｅｂｅｒ－Ｓｃｈａｆｈｅｉｔｌｉｎ间断积分，求得裂纹尖端附近位移场精确解的封闭形式，从而改进了断裂力学中Ｗｉｌｌｉａｍｓ复特征展开式级数解的主项位移场公式．