直三点弯曲试样应力强度因子的简单表达式

目前,蓬勃发展的断裂力学对于工程结构的断裂控制已经产生了深远的影响。基于线弹性材料,裂纹尖端附近的应力场主要由应力强度因子     

Griffith裂纹的非局部弹性解析应力场

Griffith裂纹问题是断裂力学的基本问题。自从断裂力学成为一门独立的固体力学分支以来,Griffith裂纹的经典弹性应力场在裂纹尖端的奇异性一直是人们力图消除的问题。消除裂纹尖端应力场的奇异性,不仅对认识裂纹尖端的应力状态具有理论意义,而且对于更完备地建立脆性材料的断裂准则具有较大的实用意义。 美国学者Eringen、我国学者虞吉林、郑哲敏等,曾用近20年来发展起来的非局部     

崩滑体失稳破坏断裂力学分析

文章基于断裂力学分析,揭示了崩滑体破坏面裂纹尖端在应力场、外界因素作用下产生断裂扩展,其是崩滑体失稳的根本原因.计算归纳了滑动面的Ⅰ、Ⅱ型、复合型断裂强度因子和扩展角的计算方法,对有效治理崩滑体、防灾减灾有一定的指导意义.     

声发射监测裂纹闭合行为

疲劳过程的声发射(AE)研究目前已做了许多工作,但与其裂纹闭合效应联系起来,还未见这方面的详细报道。声发射是材料内部局部区域应变能释放而产生的弹性应力波。材料形变时,位错运动、裂纹成核和扩展等均能产生AE。业已知道,带裂纹试样的声发射主要来自于裂尖的塑性变形和裂纹扩展,因此,声发射也受裂尖应力强度因子控制。基于这一原理,本文认为裂纹闭合效应也一定与声发射有对应关系。裂纹由接触到张开,柔度突然增大,塑性变形突增,以及有效裂纹长度迅速增加,反之亦然,声发射必定会给出这一突变以响应。实验极好地论证了这一预测,为监测裂纹闭合效应提供了一种新的测试手段。     

椭圆极化激光场驱动下氢原子发射高次谐波的特点

通过数值求解两维含时薛定谔方程,研究了在不同波长的椭圆极化激光驱动下氢原子发射高次谐波的特点,得到了氢原子所产生的高次谐波谱截止位置处发射效率随椭偏率的依赖关系.研究结果表明,在激光光强保持不变的情况下,激光波长越大,截止位置处谐波发射效率对椭偏率的依赖越强;而在相同的激光波长驱动下,随着激光光强的增大,氢原子高次谐波谱截止位置处的效率随着驱动场椭偏率的增大下降得更快.最后,利用不同波长下高次谐波发射效率随椭偏率的依赖关系,通过数值计算和拟合研究了电子波包在隧穿电离后的横向扩散速率,研究发现在谐波截止位置附近由ADK模型得到的横向扩散速率比数值求解两维含时薛定谔方程得到的结果约小17%,正是这种横向扩散速率偏小的原因导致由ADK模型计算的谐波发射效率随椭偏率的增大相对于实验结果来说下降的较慢,而数值求解两维模型原子得到的结果与实验结果一致.     

弹塑性裂纹尖端场研究的最近进展

尖端场的研究是断裂力学中的核心问题之一。本文讨论Ⅰ型平面应变裂纹在理想弹塑性材料中的准静态定常扩展。如果材料是不可压缩的(泊松比v=1/2),Slepyan,Gao与Rice分别得到的四区解(即裂尖场上半平面由四个区组成,以后称为不可压缩材料的解)已为     

关于曲线动力扩展裂纹尖端场

由于工程实际的需要,弹性固体中复合型载荷作用下的裂纹动力扩展问题近年来受到了较大重视。在复合型载荷作用下,裂纹一般沿曲线路径扩展。Freund和Clifton首先分析了这一问题。他们证明了在以裂纹尖端为原点、以裂纹瞬时扩展方向为x轴的局部坐标系中,裂纹尖端主奇异场的结构和直线扩展裂纹是相同的。Achenbach和Baant亦得到了相同的结果。鉴于裂纹尖端高阶渐近解对曲裂准则有较大影响,Nishioka和Atluri给出了直     

带有扩散项的Brusselator模型的近似解析解

带有扩散项的Brusselator模型所对应的速率方程是非线性抛物型的偏微分方程组。Prigogine学派对它研究了情况(Ⅰ):A和B都是均匀的;情况(Ⅱ):A是非均匀,B是均匀的。在研究中采用的基本方法是线性化加上小参数,在分歧点附近作展开,得到解的近似解析     

BiTiO3单品电致疲劳裂纹扩展的原子力显微镜研究

利用原子力显微镜（AFM）原位研究了BaTiO3单晶压痕裂纹电致疲劳的扩展过程，以及交变电场引起的畸变和疲劳裂纹扩展的相关性．结果表明、正负交变电场并不引是裂纹尖端电畴的交替变化。而是在裂纹周围发生随机转变．随着电场交变次数的增加，止裂裂纹重新起裂扩展。     

脆断微裂纹形核的原位观察

Rice和Thomson及其支持者认为脆断裂纹扩展时不会发射位错.对Si和Fe-Si,解理裂纹扩展前能发射一些位错,故Argon认为Si的韧脆转变取决于裂尖发出位错的多少.而Chiao认为,如裂尖发出的位错不能运动离开就导致脆断.Gerberich等认为随裂尖发射位错,有效应力场强度因子增加,当它达到临界值时就导致解理扩展,称之为“塑性诱发解理”.总之,他们均认为解理裂纹是连续扩展的,裂尖发射位错就导致钝化,裂纹解理扩展前不发射或只发射极少量位错.     

J积分的扩展与改进

对于服从塑性形变理论的介质,J.R.Rice证明了:1.J积分在物理上可解释为变形功的差率;2.J积分具有与积分路径无关的特性;3.J积分可作为表示裂纹起裂的弹塑性断裂判据:J=J_(IC)。 这样,J积分避开了直接计算在裂纹尖端附近复杂的弹塑性应力应变场,而用J积分作为表示裂纹尖端应变集中特征的平均参量。因此,十几年来,J积分成了受到普遍重视、有相当吸引力的断裂判据,并且得到了比较广泛的应用。     

不同压电材料反平面应变状态的电渗透型界面裂纹

将压电材料中的电渗透型裂纹处理成静电学的连接界面 ,按上、下两表面的切向电场强度连续和法向电位移连续建立裂纹处的电学边界条件 ,精确分析了不同压电材料反平面应变状态的共线界面裂纹问题 ,给出了单个界面裂纹和双界面裂纹的复型封闭解 .结果表明 :在裂尖处应力、应变、电场强度和电位移均有(1/2 )阶的奇异性 ,裂纹扩展能量释放率仅与应力、应变强度因子有关 .其退化结果与文献结果一致     

崩滑体失稳破坏断裂力学分析

文章基于断裂力学分析,揭示了崩滑体破坏面裂纹尖端在应力场、外界因素作用下产生断裂扩展,其是崩滑体失稳的根本原因。计算归纳了滑动面的I、Ⅱ型、复合型断裂强度因子和扩展角的计算方法,对有效治理崩滑体、防灾减灾有一定的指导意义。     

压电材料的裂尖对数奇异性

对于各向异性体平面问题,其裂尖奇异性的研究常采用Lekniskii公式和Stroh公式,如弹性材料和压电材料.与已有文献所得结果不同的是,本文报道了压电介质中的裂尖对数奇异性.对于一均匀各向异性压电介质中的半无限长裂纹,研究表明,当r趋于0时(r为裂尖至考察点的距离),其裂尖奇异性为r~(-1/2),或为r~(-1/2)Inr,r~(-1/2)In~2r和r~(-1/2)In~3r,这取决于边界齐次方程根的重数及重根性质.     

BiTiO3单晶电致疲劳裂纹扩展的原子力显微镜研究

利用原子力显微镜(AFM)原位研究了BaTiO₃单晶压痕裂纹电致疲劳的扩展过程, 以及交变电场引起的畴变和疲劳裂纹扩展的相关性. 结果表明, 正负交变电场并不引起裂纹尖端电畴的交替变化, 而是在裂纹周围发生随机转变, 随着电场交变次数的增加, 止裂裂纹重新起裂扩展.     

Ⅰ积分和弹塑性断裂准则

1951年在位错理论的研究中Eshelby提出了积分形式的能量动量张量的概念。1968年Rice在研究裂纹顶端的弹塑性应力场的过程中,引入了与能量动量张量静分量形式相同的J积分。Rice论证了J积分的路径无关性;确立了J积分与形变功率之间的关系。由于J积分是裂纹顶端应力场的平均度量,它可以由实验直接测定。因此,七十年代以来,J积分作为     

复合材料的比应变能密度破坏准则

在文献中,提出了一个预测复合材料中裂纹扩展方向的比应变能密度准则(Strain energy density ratio criterion)。用一个短纤维复合材料层合板中Ⅰ-Ⅱ型复合型裂纹扩展方向的预测为例子与实验结果进行了对比。结果表明,该准则对预测复合材料中裂纹扩展方向是成功的。那么,这个准则可否用来预测复合材料的破坏强度呢,本文将研究这个问题。     

PVDF-PEO微孔聚合物电解质的研究

自Wright等[1]在1973年发现聚氧化乙烯(PEO)/碱金属盐的络合物具有离子导电能力以来, 人们对不同类型的聚合物电解质进行了深入的研究, 并致力于用其代替锂离子电池中的液体电解质[2,3]. 目前聚合物电解质的种类主要包括干态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和微孔型聚合物电解质三类, 但从产业化的角度来看, 微孔型聚合物电解质具有很大的研究价值和应用前景. 美国Bellcore公司于1994年开发出聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VDF-HFP)共聚物多孔薄膜, 吸附电解液后具有较高的电导率和良好的机械性能, 遗憾的是制备过程中须要用丙酮等溶剂萃取抽提制孔剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP), 给规模化生产带来不利. 目前对微孔型聚合物电解质研究较多的主要为含氟聚合物体系, 如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))共聚物等[3~11]. 本文以相转变的方法(将聚合物溶解在挥发性溶剂和高沸点非溶剂中, 然后置于一定温度和气氛环境下, 挥发性溶剂先挥发, 高沸点非溶剂和高聚合物体系发生相分离而得到微孔结构)制备了PVDF与PEO共混体系(PVDF-PEO)微孔型聚合物电解质膜, 研究表明PEO的引入能够非常显著地改善体系的微孔结构(如孔径、孔隙率、孔的连通性等), 从而大幅度提高PVDF-PEO微孔型聚合物电解质的室温离子电导率, 而且实验方法简单, 无需抽提制孔剂.     

基于界面追踪的黏弹性流体微观流动模拟

特高含水期后期,地层剩余油主要以油膜、盲端残余油等形态存在,水驱开发效果变差,采用黏弹性流体驱替是当前提高采收率的有效方法.为探索黏弹性流体驱替残余油的水动力学机理,基于N-S方程模拟黏弹性流体在微孔道内流动.采用Oldroyd-B本构方程描述流体的黏弹性,运用相场方法实时追踪驱替过程中两相界面.分别研究壁面油膜在黏弹性流体驱替下的运动和变形,黏弹性流体对盲端残余油的驱替效果,并分析残余油微观受力状况.采用有限元方法对模型进行求解,并验证模型与求解的正确性.研究结果表明:黏弹性流体可以有效驱动壁面油膜运动,相同注入流量下,黏弹性流体作用于壁面油膜上的水平应力差远大于水;作用于油膜上的法向应力分布不均匀导致油膜发生较大变形.同时黏弹性流体在盲端内的波及边界更深,有利于引发盲端残余油的运动,提高残余油采收率.黏弹性流体驱替对水湿油藏开发增产效果更明显.该研究初步揭示了黏弹性流体驱替残余油的水动力机理,为油田三次采油提供有效指导.     

相界上裂纹的两个奇异指数

考虑如图1所示的半无限长平面裂纹问题。裂纹与折线相界相交于相界拐点上,裂纹沿长线与相界的夹角分別为λ~+、λ~-,荷载P、Q作用在远离裂纹尖端处,两相材料均为均匀各向同性的弹性材料,剪切模量和泊松比分别为G_1、G_2和v_1、v_2。