多裂纹相互作用下断裂行为的边界元分析

基于边界元法,数值计算含多裂纹有限板在拉伸载荷下的断裂参数。利用裂纹面边界单元节点的张开位移,并结合线性拟合外推的方法计算应力强度因子。综合考虑计算精度和计算效率,讨论并选定合适的边界单元划分密度和类型。按照最大周向应力准则,通过断裂参数等效应力强度因子和扩展方向,分析裂纹I和II型复合断裂行为。裂纹间的相互作用会抑制或增强断裂行为,通过多个算例考查多裂纹的角度、长度、分布位置和间距等因素对抑制和增强作用的影响。     

利用非局部理论分析功能梯度材料中两平行裂纹的动态性能

利用非局部理论求解了功能梯度材料中两平行裂纹对反平面简谐波散射的动态断裂问题.经傅立叶变换,问题的求解可以转换为对两对以裂纹面张开位移为变量的对偶积分方程的求解,为了求解对偶积分方程,把裂纹面张开位移直接展开成雅可比多项式形式.与经典理论的解相比,裂纹尖端处不再有应力奇异性出现.     

一种新边界积分方程在三维裂纹分析中的应用

在推导出一种新的边界积分方程的基础上，分别对三维单个裂纹、多个周期裂纹进行了数值计算．单个裂纹的计算结果表明，最大裂纹张开位移能达到误差低于１．０％的精确结果；多裂纹的计算结果表明，在退化为二维问题时与解析解相吻合，该方法可用于断裂力学对多裂纹的研究．     

疲劳荷载作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移

综合考虑疲劳作用应力、三维塑性区域边界上的交变正应力与交变剪应力,利用二阶摄动方法建立了计算疲劳载荷作用下三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的理论模型。用数值解法进行求解,并作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的最大值和变化幅值与三维裂纹体几何尺寸及外载荷之间的变化关系。结果表明,随着裂纹体厚度的增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的最大值与变化幅值不断减小;当裂纹体几何尺寸相同时,弯曲裂纹尖端张开位移的最大值与变化幅值均随外载荷的增加而逐渐增大。     

裂纹表面线性分布力作用下I型应力强度因子的解析解

对于I型裂纹,考虑到裂纹表面受线性分布约束应力作用,利用复变函数方法,从两个基本的解析函数出发,推导出应力强度因子(SIF)和裂纹张开位移(COD)的解析解.数值计算了3种形式的应力分布,即右梯形分布(情况I)、均匀分布(情况II)和左梯形分布(情况III).通过对3种形式的应力强度因子和裂纹张开位移进行对比,发现裂纹表面约束应力的分布形式和位置对应力强度因子和裂纹张开位移有很大影响;随着约束应力区远离裂纹中心,应力强度因子减小,而裂纹中心张开位移随之增大.     

一种新边界积分方程在三维裂纹分析中的应用

在推导出一种新的边界积分方程的基础上，分别对三维单个裂纹、多个周期裂纹进行了数值计算。单个裂纹的计算表明，最大裂纹张开位移能达到误差低于１．０％的精确结果；多裂纹的计算结果表明，在退化为二维问题时与解析解相吻合，该方法可用于断裂力学对多裂纹的研究。     

幂硬化对疲劳弹塑性弯曲裂纹张开位移的影响

本文主要研究了疲劳载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移问题.综合考虑了疲劳作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法与卡氏定理计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移的最大值.作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸最大值与材料硬化指数之间的变化关系.在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移最大值随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移最大值加速减少,减少的幅度越来越大.当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端张开位移最大值随外载荷的不断减小而逐渐减小.开拓了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹张开位移最大值的理论模型的崭新领域.     

分析表面裂纹的一种新方法

用边界积分方法，分析表面裂纹的张开位移和应力强度因子．此方法将埋在无穷大弹性介质中裂纹，模拟为连续分布的位错环．根据两个位错环之间的相互作用能，可以得到弹性体的应变能；对弹性体的势能取极值，可以得到关于裂纹张开位移的边界积分方程．通过把半空间的边界模拟成一个包含在无穷大弹性介质中大裂纹，此法能很好的处理具有任意表面形状的表面裂纹．两个实验算例的计算结果与已有的解析解吻合很好，说明此方法的有效性和精确性．文中还分析具有表面台阶的表面裂纹的应力强度因子，结果有利于分析表面裂纹的扩展．     

玻璃布增强PC复合材料分层裂纹的扩展行为

利用光学显微镜原位研究在Ⅰ型动态加载下玻璃布增强ＰＣ复合材料层板的分层断裂过程及其微观机理．结果表明，分层损伤微裂纹易萌生在平行于裂纹扩展方向的纱线束和交织面内．在层板边缘，主裂纹可沿经纱的方向穿过经纱和纬纱的交织面向前扩展，造成织物分隔．随裂纹张开位移的增大，纬纱才回到原织物平面内．     

基于扩展有限元的混凝土重力坝水力劈裂分析

利用扩展有限单元法在求解不连续问题上的独有优势,在裂纹面以水压力方式模拟水力劈裂荷载,以解决裂纹扩展时涉及裂纹面非线性和移动边界问题。针对某待建混凝土重力坝,通过ABAQUS软件建立黏聚力裂纹扩展模型模拟水力劈裂,采用上游超载静水压力模拟高水压作用,研究不同裂纹长度、角度及裂纹面水压力对裂纹扩展的影响。结果表明：在相同初始裂纹夹角和水压作用下,裂纹起裂方向与预置裂纹方向夹角值基本一致;预置裂纹与水平向夹角为45°时,裂纹扩展深度最浅;随着裂纹面水压力数值增大,坝踵预置裂纹逐渐向坝基底部扩展;随着坝体折断面预置裂纹长度的增加,预置裂纹尖端周围应力值逐步增大,坝顶和主裂纹最大张开位移也随之增大,最终形成一条主裂纹并不断地向下游坝基面进行扩展,结构承载能力逐渐降低。     

切向载荷下内嵌椭圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题首先建立平片裂纹问题中裂纹面上的载荷和裂纹扩张位移所满足的微分积分方程,对椭圆片裂纹问题进行研究,如果作用在椭圆片裂纹面上的载荷是幂函数形式,则其裂纹扩张位移有闭合形式解其中关键步骤是作者利用了首创的一种特殊极坐标体系计算得到了一系列的微分积分结果,再利用待定系数法得出了各种载荷下的线性方程组,解之后可得其裂纹扩张位移解答,于是各种情况下的裂纹边界处的应力强度因子随即可得本文得出了裂纹面上作用三次幂切向载荷的多种情形的应力强度因子     

有限体三维断裂的奇异积分方程组(英文)

复杂有限体的工程实践中常出现不只是椭圆形的各种形状空间裂缝，需要确定它们是否会扩展并给建筑物带来危险。文中通过Ｈａｎｋｅｌ变换给出单位集中位错引起弹性体中的应力位移场的基本方程，沿工程结构外边界和复杂空间裂缝表面的虚分布位错建立奇异积分方程组应满足已知边界条件。这些分布位错的解将直接得出各方向的应力强度因子及有限域的应力和位移场。以典型的椭圆裂缝作为简单数值示例来检验精度表明，该法所用计算时间较少并和理论解吻合良好。该法已用于老结构物的缺陷维修工程。     

热压电材料空间轴对称问题的势函数解法

热压电材料因其潜在的应用价值在机敏结构系统中引起极大的关注，因为热－机－电三者相互耦合，热压电弹性理论三维问题的控制微分方程极为复杂，该问题的解极少有文献报导，文中采用引进势函数的方法和傅立叶－汉尔变换的技巧，得到了横观各向同性热压电材料空间轴对称问题场方程的“通解”。作为通解的应用，求解了热压电陶瓷中圆币形裂纹在稳定热流作用下应力集中问题，得到了裂纹尖端附件应力场，电位移场的解析表达式，结果表明     

压电材料平面电渗透裂纹的机电耦合场

用复变函数方法,结合椭圆形夹杂内的电场强度和电位移为常量这一早期研究结果,研究了压电材料平面电渗透裂纹的机电领事声援主其奇异 。解答表明,切向电场强度和法向电位移在裂纹尖端有由机械载上起的奇异,而与电载荷无关,应力强度因子与纯弹性材料结果一致。     

弹塑性材料中裂纹的仿真研究

针对含裂纹的弹塑性材料结构,根据弹塑性断裂理论分析了裂纹增长的条件.建立了基于裂纹尖端存在塑性区的计算模型,得到了描述含裂纹弹塑性材料在外荷载作用下的塑性区尺寸及塑性区前端裂纹张开位移的解析解.按照所建立的计算模型对不同的裂纹长度、不同的外荷载对塑性区尺寸及张开位移的影响进行探讨.并给出了材料在外荷载作用下破坏的临界应力强度因子曲线.     

材料损伤的约束应力区裂纹模型与求解

以约束应力描述材料的损伤程度,约束应力的大小和分布取决于材料的损伤状态,建立了描述材料破坏过程的约束应力区裂纹模型。考虑约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,采用Muskhelishivili方法对I型约束应力区裂纹模型进行求解,得到了应力强度因子与裂纹张开位移的解析解。并通过数值计算研究了各因素对应力强度因子与裂纹张开位移的影响。