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.     

若干含幂函数类对称曲线裂纹平面弹性问题的解析解

研究含幂函数类对称曲线裂纹平面弹性问题，与解决孔口问题类似．采用传统的复变函数保角映射法，给出适当的保角变换公式，将裂纹外的区域映射到一个复平面的单位圆内，得到了含幂函数类对称曲线裂纹尖端Ⅰ-Ⅱ型应力强度因子的解析表达式．该解在特殊极限条件下可解析地退化到穿透型直线裂纹的经典解，参数分析表明，幂函数类对称曲线裂纹尖端的应力强度因子与裂纹的尺寸和形状有关。     

含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题的解析解

研究含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题.采用了传统的复变函数保角映射法,给出了一个新的保角变换公式,从而将抛物线曲裂纹外的区域映射到一个复平面的单位圆内.得到了含轴对称抛物线曲裂纹平面弹性问题的曲裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的解析表达式.本解在特殊极限条件下可解析地退化到穿透型直线裂纹的经典解.参数分析表明轴对称抛物线曲裂纹尖端的应力强度因子与抛物线曲裂纹的尺寸和形状有关.     

混合型应力强度因子的光弹性多参数测定

提高裂纹尖端应力强度因子值的计算精度,对于准确分析受力结构的起裂条件和破坏模式具有重要意义.本文采用3D打印技术获得了不含残余应力的平板模型,高精度打印预置裂纹避免了传统加工过程产生残余应力的缺点;综合考虑奇异场和非奇异场对裂纹尖端区域应力场的影响,引入远场边界控制的三个常数项应力,提出了光弹性多参数法;采用三点弯曲试验,运用最小二乘法计算了不同载荷下纯 Ⅰ 型和 Ⅰ-Ⅱ 混合型应力强度因子值,并与理论解对比分析.结果表明:对于纯Ⅰ 型应力强度因子,计算结果的平均误差为6.1%,对于 Ⅰ-Ⅱ 混合型应力强度因子,计算结果的平均误差分别为6.4%和5.5%,多参数法与理论解相比较小的计算误差验证了该方法的可靠性和准确性,可为精确计算应力强度因子的光弹性实验研究提供借鉴.     

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.     

带k个周期径向裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数的方法,构造了适当的保角映射,研究了带k个期径向裂纹的圆形孔口的平面弹性问题．得到了裂纹尖端I型裂纹问题应力强度因子的解析解。     

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.     

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。     

功能梯度材料反平面裂纹问题的非局部理论解

用非局部线弹性理论研究了无限大功能梯度材料反平面的裂纹问题,通过Fourier积分变换使该问题的求解转化为对偶积分方程,然后利用Schmidt方法代替第二类Fredholm方法求解对偶积分方程,克服了Fredholm方法求解积分方程时积分核为奇异时遇到的困难。最后,计算出该问题裂纹尖端的应力场和位移场,并给出了裂纹尖端的应力解析表达式。     

HRR奇异解在非线性粘弹性情况下的推广

基于非线性粘弹性理论中的弹性回复对应原理 [1 ]和 HRR奇异解 [2 - 3 ] ,提出了求幂率型硬化非线性粘弹性材料裂纹问题在两类不同边界条件下的对应原理 ,并得到了幂率型硬化非线性粘弹性裂纹尖端应力、应变和位移场 ,通过理论分析和计算表明该解答正是幂率型硬化非线性粘弹性裂纹问题的解析解     

断裂过程区折线应力分布模型

在分析了线弹性材料裂纹前缘应力场与混凝土材料裂纹尖端应力场之间关系的基础上，提出描述混凝土裂纹前缘微裂区应力卸载曲线的折线应力分布模型，并据此导出描述上述两应力场之间联系的场关系方程．这一模型为寻求混凝土裂尖应力场、位移场的解析解奠定了基础．     

I型弯折裂纹的应力分析

采用复变函数方法,研究了I型弯折裂纹的平面弹性问题,通过引用适当的保角映射和特殊应力函数,得到了弯折裂纹尖端I型问题应力强度因子的解析解．结果表明,当β=0时,这个结果可以还原到最简单的直线裂纹的情况．     

抛物线裂缝反平面弹性问题的解析解

针对含抛物线裂缝的反平面弹性问题,采用复变函数的保角变换方法,将抛物线裂缝外的区域映射到单位圆的外部.提出了边界积分方程以避免变换函数奇异性引起的困难,求得了抛物线裂缝反平面弹性边值问题的复势解.然后,用本文提出的直接用复势计算曲线裂纹应力强度因子的公式得到了抛物线裂纹尖端应力强度因子的解析表达式.该表达式在特殊情况下可蜕化为穿透型直线裂纹反平面问题的经典解.分析表明,应力强度因子的大小依赖于抛物线裂纹的形状以及无穷远处两个方向的切应力载荷之比.     

双材料悬臂梁孔边界面裂纹应力强度因子计算

采用有限元方法求解了在压缩载荷作用下双材料悬臂梁孔边界面裂纹问题．在界面裂纹尖端的周围,使用了由8节点二维等参单元退化而产生的四分之一节点奇异单元来模拟裂尖应力的奇异性．在有限元分析中,考虑了裂纹面的接触作用．应用最小二乘法计算了Ⅱ型应力强度因子．数值结果表明：孔的尺寸对Ⅱ型应力强度因子和裂纹面接触压力有很大的影响;随着摩擦系数的增大,Ⅱ型应力强度因子减少．忽略裂纹面的摩擦作用,Ⅱ型应力强度因子可能被高估．     

梯度参数对功能梯度材料裂尖应力场的影响

根据非局部线弹性理论研究了剪切模量为指数型的无限大功能梯度材料反平面裂纹问题。利用积分变换和对偶积分方程求解出无限大功能梯度材料反平面裂纹尖端的应力场和位移场,并用Schmidt方法对裂纹尖端的应力场进行了数值求解,与经典理论的解答相反,裂纹尖端应力场的奇异性不存在,裂纹尖端应力幅值随梯度参数的增加而降低。     

Ⅲ型裂纹动态Dugdale模型的扩展问题

通过复变函数论的方法,对材料的非线性特性下的Ⅲ型裂纹Dugdale模型的动态扩展问题进行研究.采用自相似函数的方法可以获得应力、位移及裂纹尖端张开位移解析的解.应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhelishvili方法进行求解,并可以相当简单地得到问题的闭合解.利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.     

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。     

裂纹尖端应力强度因子的一种较精确求解方法

本文根据裂纹尖端应力应变场奇异性的特点,把奇异单元与周围等参单元结合使用,编制计算机程序,从而使弹性二维裂纹尖端的应力强度因子有较高的计算精度。图4,表2,参5.     

点群10mm二维准晶和经典弹性半无限裂纹塑性模拟

研究平面弹性中点群10mm十次对称二维准晶和经典弹性半无限裂纹的Dugdale模型问题.采用保角变换和复分析理论,将这个问题转化成一组函数方程,从而推导出相应的应力强度因子和内聚力区域.结果显示,准晶声子场与各向同性体应力强度因子、内聚力区域尺寸是一致的.     

反平面弹性圆形域边缘裂纹奇异积分方程方法

在反平面弹性情况下,采用在裂纹位置处放置分布住错的方法模拟裂纹,导出了求解圆域或含圆孔无限大域中多边缘裂纹问题的奇异积分方程．首先给出反平面弹性情况下。无限大域中多裂纹问题的复势函数．通过引入补充项,消除无限大域中多裂纹问题的解在圆域边界或圆孔周界上的作用,得到了圆域边界或圆孔周界自由的多边缘裂纹问题的基本解．再由裂纹边界条件建立以分布位错密度为未知函数的Cauchy型奇异积分方程．数值计算时,利用半开型积分法则求解奇异积分方程,得出位错密度函数的离散值,进而计算裂纹尖端处的应力强度因子．最后给出了两个算例,其结果表明所采用方法是可行和正确的,所得结果可以应用于工程实际．