正交叠层极横向裂纹扩展分析(Ⅰ)——初始开裂

基于剪滞理论,提出一种称之为有限子层剪滞模型,研究了轴向拉伸复合材料正交叠层板的横向基体初始开裂问题;求得了横向裂纹扩展时的应力重分布;算出了相应的应变能释放率.根据能量准则,预测了此类复合材料的初始破坏应变,得到了与现有实验相符的结果.     

正交叠层板的多级横向开裂问题

基于剪滞理论 ,建立了一个分层剪滞分析模型 ,研究了正交叠层板在拉伸荷载作用下 ,90°层发生横向基体多级开裂的问题 ,求得了计及固化残余热效应影响的裂纹间距和裂纹密度 ,所得结果与现有实验结果较吻合 ,进一步证实了所提模型和分析方法的正确性和可靠性 .计算结果同时表明 :裂纹密度与远场施加应力有关 ,施加应力愈大 ,裂纹密度愈大 ;当施加应力达到或超过某值时 ,90°层会出现等间距的横向饱和裂纹群 .     

正交叠层板横向初始开裂问题的研究

建立一种分层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,研究了正交叠层板在受到沿0^。层方向的拉伸荷载作用下,90^。层中产生横向基体开裂的破坏问题．同时求得了计及固化残余热效应影响的初始破坏应变,计算结果和现有实验与有限元结果吻合较好．本文中所提出的模型和方法为纤维增强复合材料叠层板的破坏分析提供了一种新的研究途径,所得结果也为进一步分析叠层板的多级破坏和最终破坏等问题提供了理论依据．     

正交各向异性叠层复合材料板弯曲分析的有限单元法

文中构造出２０结点４８自由度三维退化层合板单元,用于分析各层片均为正交各向异性的叠层复合材料板的弯曲问题。该单元继承了文单元的优点,增强求解复合材料板的功能,对最有较强的适应性。对比同类问题分析,基于单层和分层理论的各类数值方法及状态空间理论的精确解法。本文方法简便易行,有相当的精度保证,求解效率也远高于上述诸法,是一种适合于结构总体分析的有效方法。     

水压力作用下岩石中Ⅰ和Ⅱ型裂纹断裂准则

为了研究裂隙岩体在水作用下的损伤断裂机制,考虑水产生的垂直裂纹面的静水压力和平行裂纹面的拖拽力,分析处于压剪和拉剪状态的单裂纹应力状态,推导出水作用下裂纹的应力强度因子.还定义基于断裂韧度的损伤变量,并将损伤变量引入Dugdale裂纹模型,推导出水损伤作用下压剪和拉剪应力状态下裂纹的应力强度因子.基于压剪条件下的断裂准则和最大周向应力理论,推导出压剪和拉剪应力状态下,考虑水损伤作用的裂隙岩体断裂准则.     

复合材料正交各向异性裂纹板Kelvin问题研究

给出了正交各向异性弹性板Kelvin解的积分,得到正交各向异性裂纹板的位移场和应力场.     

横向裂纹损伤扩展特性分析

文章对典型铺设的［０２／±４５２／９０２］ｓ碳／环氧复合材料层板中的典型损伤状态进行了实验观测，建立了横向裂纹扩展的三维有限元分析模型。结果表明，横向裂纹是层板的主要损伤型式，横向裂纹的出现能够改变无损伤状态时层板的层间应力分布状态，对分层出现的位置起决定性影响。     

CRP复合材料板复合型裂纹扩展方向预测理论研究

本文对碳纤维增强的复合材料板裂纹扩展方向预测理论进行了研究。介绍了最新发展起来的复合材料Z断裂理论 ,并通过试验证明了新理论的正确性     

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.     

正交异性体中半无限长界面裂纹扩展问题的自相似解

基于复变函数方法，给出了两种正交异性体结合面间半无限长裂纹的自相似解，本文方法可以把复杂边界条件转化为简单的Keldysh-Sedov混合边值问题，迅速地得到问题的闭合解，并给出实例，通过对其叠加，可以得到任意复杂半无限裂纹问题的解析解，最后给出应力强度因子的图表。     

正交各向异性板周期张开型平行裂纹的应力分析

通过构造适当的Westergaard应力函数,采用复变方法和待定系数法对正交各向异性纤维增强复合材料板的周期张开型平行裂纹尖端附近的应力场进行力学分析.在无穷远处对称拉伸载荷的作用下,利用双曲函数的周期性,修正常规的应力强度因子定义,得到用n表示的周期张开型裂纹尖端的应力强度因子及用修正的应力强度因子表示的周期张开型裂纹尖端附近的应力场的显式解析表达式.此外,应力场的大小与材料弹性常数有关,这是正交各向异性材料不同于各向同性材料的特征.由于裂纹的周期分布,应力强度因子的大小取决于形状因子.结果表明,当裂纹间距趋于无限大时,退化为含单个中心裂纹正交异性纤维增强复合材料板的结果,并且所得的解析解能更好地体现裂纹的周期性.     

双向荷载下多裂纹弹塑性双参数断裂分析

运用J-A2双参数理论,对具有共线双裂纹的平板进行弹塑性断裂分析.采用ABAQUS有限元分析软件,分别计算单向加载及双向加载,在不同载荷比时,具有不同裂纹尺寸与不同裂纹间距情况下主裂纹的断裂驱动力和约束参数.分析结果表明:与裂纹平行的横向荷载对裂纹尖端约束参数A2影响很大,在J-积分相同的情况下,横向荷载越大裂纹尖端约束水平越低;在单向加载情况下,随着相邻次裂纹长度的增加,主裂纹尖端约束水平提高;而在双向加载情况下,随着相邻次裂纹长度的增加,主裂纹尖端约束水平降低;但无论是单向加载还是双向加载,随着裂纹间距的增加,主裂纹尖端约束水平均降低.     

X100管线钢裂纹体的弹塑性断裂失效分析

运用弹塑性断裂理论并结合有限元数值分析,定量研究了带轴向裂纹管线钢X100的断裂行为.在J-Q双参数理论的基础上,考虑塑性效应的影响,引入一个新参数βQ,建立了J-βQ双参数断裂准则.结合JR-△α试验结果,得到X100钢的断裂失效曲线,并对带轴向内、外裂纹管道的临界压力值进行预测.计算结果表明,外表面裂纹的约束比内表...     

管线钢半椭圆裂纹体的弹塑性断裂分析

基于.J- A2双参数断裂理论,对带半椭圆表面裂纹和单边贯穿裂纹的拉伸试件进行弹塑性断裂分析.计算并比较了X80和X100钢裂纹体在裂纹宽度相同、深度不同时的断裂驱动力J和约束参数A2.根据2种钢的断裂失效曲线,对椭圆裂纹最深点及相应深度的单边裂纹进行断裂分析比较.结果表明:椭圆裂纹深度的改变主要影响J积分值而对约束水...     

保角映射方法在复合材料断裂分析中的应用

复变函数保角映射方法作为一种成熟的求解方法广泛用在各向同性材料的弹性力学问题中,复变函数的保角映射方法有许多优点,可以省去繁琐的偏微分方程的求解过程,还可以用来求解形状复杂的孔口问题.但关于含裂纹各向异性材料断裂分析的保角映射方法很少见到,本文作者将保角映射方法推广到正交异性材料的断裂分析中去,并得到了系统的求解公式,该系列公式在复合材料断裂理论研究和工程应用中具有一定的实用价值.     

关于无限板Ⅰ－Ⅱ复合裂纹初始开裂角及周向断裂判据的一般实用表达式探讨

本文是在Ｅｒｄｏｇａｎ最大周向应力理论的基础上经理论分析和数学推导，得出Ⅰ－Ⅱ互复合型裂纹开裂角的三角表达式及周向断裂判据的实用解答。这对经常出现于在役压力容器及锅炉上的此类裂纹进行缺陷安全评定及寿命计算具有较大的实用意义。     

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.     

基于扩展有限元分析技术的古建木梁裂纹扩展仿真(英文)

古建木梁在外力作用下很容易产生水平裂纹。为保护古建筑,采用XFEM数值模拟方法,研究了水平荷载作用下古建木梁的裂纹扩展特性。基于木材材料特性,仅考虑木梁沿水平向产生裂纹,建立了含裂纹木梁的简化有限元模型。在顶部施加了水平位移荷载,研究了裂纹扩展过程中木梁应力、变形及裂缝的变化特征,讨论了不同因素对裂纹扩展特性的影响。结果表明:随着荷载步增大,木梁变形峰值增大,但表现不明显;木梁主应力峰值明显增大,且发生在裂尖附近;增大外荷载时,木梁应力峰值增大明显,其裂纹容易产生扩展;增大裂纹初始长度时,木梁受力性能变化不大。此外,采用有限元法中的XFEM技术可提高古建木梁裂纹扩展研究的效率,并进一步深入分析结构裂纹扩展失效机制,从而为古建筑保护提供有效参考。     

疲劳断裂的微观机理和非平衡统计特性(Ⅱ)

本文给出了微裂纹的随机演化方程,结合位错机理解得了微裂纹密度的分布函数,求出了疲劳断裂几率和可靠性,进而导出了σ_a——N曲线、疲劳寿命的统计分布和统计平均值。     

碳纤维片材加固RC梁四点弯曲的多重开裂分析

借鉴复合材料力学的分析方法,建立一种分层剪滞模型,研究了碳纤维片材加固钢筋混凝土梁在四点弯曲载荷作用下的多重开裂破坏,求得了梁纯弯段下部钢筋保护层中的最大裂缝宽度和裂缝密度与施加载荷和碳纤维片材的粘贴层数之间的定量关系,计算结果与现有实验值较吻合.结果表明:施加载荷愈大,裂缝密度和宽度愈大;随着碳纤维片材粘贴层数的增加,裂缝间距明显变小,最大裂缝宽度则基本保持稳定;在碳纤维片材粘贴层数较小的情形下,当施加载荷达到或超过某值时,梁纯弯段下部混凝土保护层将出现饱和裂缝群.