Griffith裂纹应力场与位移场弹塑性近似分析

本文应用Westergaard应力函数,导出应力分量与位移分量的精确解。再根据八面体剪应力屈服条件分析塑性区,同时考虑到应力松弛的影响,把裂纹延长到塑性区,然后按弹性场进行计算应力分量与位移分量。文中最后讨论了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型裂纹的张开位移、滑开位移和撕开位移。     

各向异性复合材料周期性Ⅱ型裂纹尖端应力分析

对各向异性复合材料板的周期性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Westergaard应力函数、采用复变函数方法及待定系数法,给出在无穷远处受对称载荷τ作用下,周期性Ⅱ型裂纹尖端的应力强度因子,推出了各向异性复合材料板周期性Ⅱ型裂纹尖端附近应力场的理论计算公式。     

静止平面应力裂纹尖端的理想塑性应力场

在裂纹尖端的各理想塑性应力分量都只是θ的函数的条件下,利用平衡方程和Tresca屈服条件,导出了平面应力裂纹尖端的理想塑性应力场的一般解析表达式。将这些一般解析表达式用于具体裂纹,就得到Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹及Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端的理想塑性应力场的解析表达式。     

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。     

复合材料Ⅰ+Ⅱ混合型周期平行裂纹尖端场

研究了裂纹面内均匀载荷作用下的正交各向异性复合材料板周期平行裂纹尖端场问题。利用复变函数方法,将力学问题化为偏微分方程边值问题。根据叠加原理,将偏微分方程边值问题化为Ⅰ型和Ⅱ型两个边值问题求解。在复数域内,利用双曲函数的周期性,通过构造适当的Westergaard应力函数,将周期平行裂纹尖端场问题化为单一裂纹尖端场问题。得到混合型周期平行裂纹尖端附近的应力强度因子和应力场的解析表达式。由于平行裂纹的周期性分布,应力强度因子的大小取决于形状因子。所得结果表明,当裂纹间距趋于无穷大时,应力强度因子退化为含单个中心裂纹时的结果,并且所得到的解析解更好的体现了平行裂纹分布的周期性。研究结果为结构和材料的强度设计提供了有意义的参考。     

保角映射方法在各向异性板断裂分析中的应用

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,引用适当的保角变换,研究各向异性板中穿透性直线裂纹的平面弹性问题。借助应力边界条件推出应力函数的表达式,得到Ⅰ型裂纹尖端附近的应力强度因子、应力场及位移场的解析解.     

用混合有限单元确定应力强度因子

本文用八结点混合等参单元确定Ⅰ型和Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子.在单元内部分别假定应力模式和位移模式,应力和位移均采用二次插值函数.计算表明,用较少的单元可以获得较高的精度.     

T应力对扩展裂纹尖端塑性区域形状的影响

根据Williams级数解,裂纹尖端应力场由Ⅰ-Ⅱ复合型应力强度因子及T应力共同控制。将裂纹尖端应力分量代入Von Mises屈服准则,建立裂纹尖端塑性扩展区模型。基于该模型获得了在不同Ⅰ-Ⅱ复合比断裂情况下裂纹尖端塑性扩展区形状随T应力的变化规律,并对Ⅰ型和Ⅱ型断裂在复合型裂纹断裂所占的比例、T应力大小及泊松比对塑性区域形状的影响进行了讨论。研究结果表明:正的T应力引起裂纹断裂角θ_0减小,加剧裂纹扩展;负的T应力导致裂纹断裂角θ_0增大,并抑制裂纹扩展;T应力为0或纯Ⅰ型裂纹尖端塑性区存在对称轴,存在T应力后,塑性区域呈不对称分布,T应力绝对值越大,塑性区域面积越大,T应力对裂纹尖端塑性区形状及尺寸大小均有很大影响。此外,不同Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,塑性区域面积均随泊松比的增大而减小。塑性区变化的观测结果对进一步分析加载条件下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹工程结构缺陷的疲劳和断裂具有重要意义。     

正交异性复合材料板星形裂纹的应力分析

研究了正交异性板中星形裂纹的平面弹性问题.采用复合材料断裂复变方法,选取适当的保角映射和特殊应力函数推出了裂纹尖端附近的应力场及Ⅰ型、Ⅱ型星形裂纹应力强度因子的解析解.     

各向异性复合材料板混合型裂纹尖端的J-积分

利用叠加原理,将各向异性纤维复合材料单层板混合型裂纹尖端的力学模型-偏微分方程的边值问题化为Ⅰ型和Ⅱ型两个边值问题求解,应用复变函数公式,得到裂纹尖端的应力场和位移场的复形式,将其代入J-积分的一般公式,推出了各向异性纤维复合材料单层板混合型裂纹尖端J-积分的复形式--复变函数积分的实部,再利用柯西-古萨基本定理证明了该J-积分的路径无关性,进而利用柯西积分公式得到它的具体计算公式.