含裂纹的功能梯度压电压磁条粘结问题的奇异积分方程方法

利用奇异积分方程方法研究了一个含裂纹的功能梯度压电压磁条与半无限大功能梯度压电压磁材料粘结在非渗透边界条件下的Ⅲ型裂纹问题.首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.结果表明,压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异形式与一般弹性材料中反平面问题的应力奇异形式相同,但材料梯度参数对功能梯度压电压磁复合材料中的应力强度因子和电位移强度因子有很大影响.     

两个功能梯度压电压磁条粘结的Ⅲ型问题

利用奇异积分方程法研究两个功能梯度压电压磁条粘结在渗透和非渗透边界情况下的Ⅲ型裂纹问题.首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.从结果可以看出,压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异形式与一般弹性材料中的反平面问题应力奇异形式相同.     

广义T应力对裂纹应力强度因子的影响

裂纹尖端的奇异应力场可以表达为Williams级数展开的形式,其中常数项(即T应力项)和非奇异项对裂纹尖端的应力应变场有着很大的影响,这些影响反过来作用于裂纹应力强度因子的计算.将T应力项和非奇异项合称为广义T应力,提出一种用特征分析法和边界元法配合求解广义T应力的新思路,可以根据需要任意选取广义T应力的项数,进而研究广义T应力对应力强度因子计算的影响.结果表明,考虑广义T应力项的应力强度因子计算结果与实验结果更加接近.     

具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题

对具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题进行了研究.通过运用Fourier变换,将问题转化为奇异积分方程,利用高斯方法求解该方程,得到了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子的表达式.最后通过数值算例分析了材料系数及波数等对标准应力强度因子的影响.     

用同伦摄动法求解第一类超奇异积分方程

大量的物理学问题和工程问题等都可以用超奇异积分方程描述,但此类方程解析解的求解非常困难.因此相关领域的研究者将其目光投向了对其数值解的研究上.文中采用同伦摄动法求解了第一类超奇异积分方程,并运用数值算例验证了所用方法的有效性,最后将该方法应用到了断裂力学问题的求解中,且将得出的裂纹尖端应力强度因子的解与其解析解进行对比.由对比结果可知该方法在求解含裂纹的断裂力学问题时是非常有效的.     

边界元计算厚壁筒内外表面裂纹应力强度因子

本文研究了计算半随圆表面裂纹应力强度因子的边界元方法.文中提出了奇异等参元的合理布置,计算了内壁和外壁具有半椭圆表面裂纹圆筒的应力强度因子.     

数值外插法求解K因子的插值基础及误差估计

文章介绍了传统的蜕化奇异等参元法和一种新型数值外插法求解裂尖应力强度因子(K因子)的基本过程,讨论了两种方法插值基础的显著区别.结合平面应力裂纹问题对数值外插法的线性插值基础进行了论证.在此基础上,研究了两种方法的理论误差,发现该文提出的数值外插法比传统的蜕化奇异等参元法精度高一阶.并且数值外插法能以一定的方式决定不同裂纹问题的最优的裂尖单元尺寸.     

弹性圆域中Ⅲ型分叉裂纹的奇异积分方程方法

采用位错分析法,研究弹性纵向剪切情况下圆域中分叉裂纹问题.在给出无限大域中点位错复势的基础上,引入补充项以满足圆边界自由的条件,得到圆域中分叉裂纹问题的基本解.通过裂纹面上的应力边界条件,建立一组以位错密度为未知函数的Cauchy型奇异积分方程.由位移单值条件可以得到另一个约束方程.利用半开型数值积分公式把奇异积分方程化为代数方程求解,由位错密度直接得到裂纹尖端处的应力强度因子值.这是一种解析数值相结合求解应力强度因子的方法,充分利用解析方法精度高和数值方法适用性广的特点,同时又克服保角变换等解析解的局限,各裂纹位置可以是任意的.算例中所得的图表可以应用于工程实际.     

弹性圆域中Ⅲ型分叉裂纹的应力强度因子

采用位错分析法，研究弹性纵向剪切情况下圆域中分叉裂纹问题. 在给出无限大域中点位错复势的基础上，引入补充项以满足圆边界自由的条件，得到圆域中分叉裂纹问题的基本解. 通过裂纹面上的应力边界条件，建立一组以位错密度为未知函数的Cauchy型奇异积分方程. 由位移单值条件可以得到另一个约束方程. 然后利用半开型数值积分公式把奇异积分方程化为代数方程求解，由位错密度直接得到裂纹尖端处的应力强度因子值. 这种解析数值相结合求解应力强度因子的方法，充分利用了解析方法精度高和数值方法适用性广的特点，同时又克服了保角变换等解析解的局限，各裂纹位置可以是任意的. 算例中所得的图表可以应用于工程实际.     

弹性半平面中斜裂纹问题的应力强度因子

从研究半平面斜裂纹问题的超奇异积分方程出发,通过适当的正则化代换和方程配置,建立求解问题的线性方程组,从而得出计算半平面中任意斜裂纹问题的数值方法,并编制Fortran计算程序,对不同情况下裂纹的应力强度因子进行计算.数值结果表明,半平面的边界对裂纹应力强度因子的大小有剧烈影响.     

圆孔边界上弯折裂纹的奇异积分方程解法

借助弯折裂纹位错模型的奇异积分方程方法研究含圆孔无限大域中孔边弯折裂纹问题.利用数值积分公式求解相应的方程,并结合位错密度得到弯折裂纹尖端处的应力强度因子值.此方法可使用于更加复杂的裂纹问题.     

正交各向异性功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题

利用奇异积分方程方法研究了正交各向异性的功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题,首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.     

两相材料倾斜裂纹应力强度因子的相互影响

采用Muskhelishvili复变函数方法，研究两相材料中两根倾斜裂纹应力强度因子的相互影响，将问题归结为求解一组Cauchy型奇异积分方程，以倾斜裂纹端点的应力强度因子作了数值求解，结果表明，两相材料的材料常数、裂纹的几何构形对应力强度因子均有较大影响。     

双材料V型切口断裂研究

基于双材料V型切口理论,给出了新的双材料V型切口问题的应力强度因子定义,将单材料裂纹问题、双材料裂纹问题、V型切口问题的应力强度因子的定义相统一,进而得到应力外推法计算双材料V型切口K1的计算公式.以单向拉伸和三点弯曲模型为研究对象,研究了双材料中切口深度、泊松比、切口张角变化对应力奇异场的影响,得到了一些相关结论,为异体材料形成的V型切口在应力断料中应用时的参数选取提供了必要的理论依据.     

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.     

块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究

研究三维表面裂纹建模及其计算精度问题. 采用有限元方法,对奇异单元和J积分两种求解裂纹强度因子方法的计算精度进行研究,并进一步研究了计算精度对网格密度和网格形式的依赖程度. 研究发现,对奇异单元法而言,影响计算结果准确度的主要原因是裂纹尖端区的尺寸,网格密度的影响不大;对J积分法而言,网格形式和网格密度的影响都不大,适合处理复杂结构的应力强度因子计算.     

弹性垫圈对裂纹的影响

本文使用Мусхелищвили〔1〕的复函数方法,研究了在无限带孔裂纹体中嵌入连续弹性垫圈的问题,将问题归结为关于裂纹上下岸位移间断导函数的奇异积分方程,求得了裂纹顶端应力强度因子的解析表达式.并对圆形垫圈的特殊情形做了详细讨论.     

数字图像相关方法应用于力学参数测试

针对数字图像相关方法应用于力学参数测试实验问题,开展了基于该方法测试泊松比和应力强度因子的实验研究.研究结果表明:数字图像相关方法可以有效测定试件的泊松比和应力强度因子;该方法具有测试系统简单、全场和数据直观的优点;又具有应用范围广和测试精度调节方便的优点.数字图像相关方法也可应用于变形、振动和流场中相关力学参数的测试.     

旧水泥路面沥青加铺层抗裂机理的理论分析

反射裂纹是旧水泥路面加铺后产生的主要病害之一.以断裂力学理论为基础,建立含裂纹水泥路面加铺结构的理论分析模型.采用傅里叶积分变换理论对平面问题位移控制方程进行求解,引入位错密度函数,通过公式推导建立奇异积分方程,再应用Lobatto-Chebyshev求积公式求解奇异积分方程,得到水泥路面内任一点位移、应力和应力强度因子的解析表达式及数值解.通过对比加铺前后旧水泥路面中裂纹尖端应力强度因子的变化情况,分析加铺层对于阻止裂纹扩展发挥的作用.通过分别对比不同裂纹长度、加铺层弹性模量在车辆荷载作用下应力强度因子的计算结果,研究影响加铺效果的主要因素.     

多裂纹系在水工混凝土结构中的危害性评价

利用断裂力学的概念和方法,研究水工混凝土结构中多裂纹系应力强度因子的计算,根据“释放应力”的概念和修正ｃａｕｃｈｙ型奇异积分方程组,获得Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程组,并考虑裂纹之间,裂纹与边界间的相互作用的基础上,提出了虚拟荷载方法。最后,由所求得的应力强度因子和全场应力分析,判断出最危险裂纹扩展的位置,对带有多裂纹系的试样进行了实验,结果与计算值的吻合良好。