J积分理论在疲劳裂纹扩展研究中的应用

~~J积分理论在疲劳裂纹扩展研究中的应用@金武$兰州大学物理科学与技术学院 @李明奇$兰州大学物理科学与技术学院     

压力容器低周疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题 ,提出了一个适合于压力容器的弹塑性疲劳裂纹扩展率计算公式 .该公式采用弹塑性分离的形式 ,主要适用于Paris区和高速扩展区的一部分 .通过公式的验证 ,说明该公式的合理性 ,并给出了便于应用的工程计算方法 .     

一种带可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式

利用旧桥梁钢实验研究了疲劳裂纹扩展速率表达式,并以一种新的方法获得了带有可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式.该表达式表明了疲劳裂纹扩展门槛值的存在,它覆盖疲劳裂纹扩展A区和B区.为精确评估在役钢结构的安全寿命提供了理论依据.     

一种带可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式

利用旧桥梁钢实验研究了疲劳裂纹扩展速率表达式，并以一种新的方法获得了带有可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式．该表达式表明了疲劳裂纹扩展门槛值的存在，它覆盖疲劳裂纹扩展A区和B区．为精确评估在役钢结构的安全寿命提供了理论依据．     

疲劳裂纹扩展的概率分析模型

本文提出了一个新的疲劳纹扩展的概率分析模型，对裂纹扩展速率表达中参数Ｃ和ｍ的概率特性进行理论，上Ｃ和ｍ的相关关系得到该分析模型的一个数学论证，并采用ΔＫ控制的纹扩展实验对模型的正确性和可行性进行了验证，给出了各参数的解析方法和该模型的应用例。?     

基于改进裂纹扩展模型的船舶焊接结构疲劳寿命可靠性预报

摘要： 结合考虑应力比的改进Paris公式,推导焊接结构疲劳极限状态方程.采用数值积分方法求解疲劳裂纹扩展寿命,结合Monte Carlo模拟方法给出了船舶结构疲劳寿命可靠性预报的流程,并对某大型集装箱船甲板进行了疲劳寿命可靠性预报,讨论了各参数对预报结果的影响.结果显示,采用数值积分方法的计算结果与cycle-by-cycle方法的计算结果差别较小,而计算速度相比于cycle-by-cycle方法有显著提高.此外,改进Paris公式的应用可以减小预报结果的变异系数,初始裂纹尺寸对疲劳寿命及可靠性影响显著,最终裂纹尺寸则影响不大.文中所述数值积分方法和可靠性预报流程可为工程结构快速进行疲劳裂纹扩展寿命计算或疲劳寿命可靠性预报提供参考.     

冲击疲劳裂纹扩展

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力行征参量,如应力幅值,加载时间,2次应力峰值和过载,对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响;对材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为进行了比较。结果表明：冲击应力特征参量对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响规律与其裂纹尖端的微观变形、断裂机制有关;材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率存在3种不同的关系,并取决于材料在冲击和非冲击疲劳载何作用下的裂纹扩展机理;应力幅值,应力花样和材料的显微组织对材料的冲击疲劳裂纹扩展的影响大于对非冲击疲劳裂纹扩展的影响,冲击载荷常导致材料脆化并加速材料的疲劳裂纹扩展。     

缺口小裂纹的疲劳扩展速率

将复型技术应用于疲劳小裂纹扩展试验中的裂纹长度测量。在等载荷比R=0.1、不同平均载荷水平影响的疲劳条件下,板试样V型缺口小裂纹疲劳扩展速率做了试验测试;通过结果分析,提出了缺口小裂纹疲劳扩展速率表达式,并以εp为控制参数,求出45~#钢的计算式。     

各种表面裂纹疲劳扩展分析方法的比较

介绍了两类预测表面裂纹疲劳扩展中的形貌变化及其剩余寿命的方法,并进行实验验证。结果表明,“Ｃｙｃｌｅ ｂｙ ｃｙｃｌｅ”方法的估算最为准确,川原正言等的经验方法也具有较好的精度。     

包含△K和Kmax二参数的疲劳裂纹扩展模型

除了材料自身特性和环境因素外,疲劳裂纹扩展的方式取决于裂纹尖端附近的应力场.而该应力场由外加应力和残余应力组成,受到引起循环塑性区的应力强度因子变化幅度△K和产生单调塑性区的最大应力强度因子Kmax的共同影响.因此,驱动裂纹扩展的外部驱动力应该是△K和Kmax.通过比较Vasudevan和Sadananda,Kuiawski、张嘉振等人提出的3种典型的二参数疲劳裂纹扩展模型的特点,提出了一个兼顾内、外应力,适合变幅载荷下疲劳裂纹扩展的新模型.     

人力资本与经济增长的实证分析

利用我国1978～2001年的相关数据,论证了我国国内生产总值Yt、资本存量Kt、人力资本存量Ht、人均人力资本存量^,的时间序列数据符合卢卡斯的人力资本外部性内生经济增长模型,Y=AtKt^αHt^1-αht^β,且人力资本水平具有显著的外部性和较高的产出弹性．在此基础上,分析了人力资本对经济增长的贡献率．     

基于连续本构模型的泡沫铝弹塑性断裂问题无网格法分析

应用无网格伽辽金法对单轴远场拉应力加载下泡沫铝弹塑性断裂问题进行了分析.首先,基于连续本构模型,将泡沫铝考虑成塑性可压缩材料,并通过引入Weibull分布,建立了宏观尺度上的泡沫铝本构关系.其次,在无网格伽辽金法的基础上,采用应力应变增量形式表征材料的弹塑性本构关系,用罚函数法施加本质边界条件,并考虑裂纹区的不连续性,用Newton-Raphson增量迭代实现非线性分析.最后通过算例讨论了概率参数对本构关系的影响,及泡沫铝相对密度与J积分值的变化规律.算例分析表明Weibull分布中的尺度参数对泡沫铝的宏观力学性质和断裂参数J积分有较大影响,而形状参数影响较小.     

一个改进的NHPP类软件可靠性增长模型框架

针对现有的NHPP类软件可靠性增长模型,提出一个既考虑关联故障和构件结构,又考虑软件的不完美测试、故障检测率和故障改正效率随时间变化的NHPP类软件可靠性增长模型框架.许多经典的软件可靠性增长模型以及基于软件故障类型和构件结构的NHPP类模型都可以从这个框架中推导出来.     

采用预测模型预测水库水的藻类生长潜力

利用南方某水库原水模拟藻类的原始生长条件,通过探讨水体中初始氮磷浓度与藻类生长潜力之间的相互关系,建立了以初始总氮和总磷浓度为因子的藻类生长潜力回归模型;通过对藻类生物量变化与各种环境因子变化的回归分析,筛选出溶解氧、氨氮和总磷作为影响藻类生物量最显著的变化因子,并以这些变化因子建立了藻类生长速率回归模型．验证结果表明,两个模型的预测值与实测值吻合程度良好,具有较高的准确性和实用性．     

交叉型裂纹扩展模拟的一种有效方法

结合广义有限元法(GFEM)和扩展有限元法(XFEM)的特点,提出了一种新的数值方法——广义扩展有限元法(GXFEM).阐述了广义扩展有限元法的基本原理,对相关公式进行推导,探讨数值实现中需注意的重要问题,给出利用广义扩展有限元法进行断裂分析时应力强度因子的计算方法,编写了广义扩展有限元法程序.通过算例进行了应力强度因子的计算,模拟了结构裂纹的扩展过程.算例结果表明,利用广义扩展有限元法计算交叉裂纹扩展问题,不需要进行过密的网格划分,且网格在裂纹扩展后无需重新剖分,具有相当高的计算精度.     

基于GPU的流动影响枝晶生长相场方法

将自适应压力迭代法修正的Sola算法与相场模型相结合,建立过冷熔体在强迫流动状态下枝晶生长的Sola-相场模型.针对传统方法求解多场耦合相场模型时存在的计算量大,计算时间长,计算效率低等问题,提出基于CUDA+GPU软硬件体系结构的高性能计算方法.以高纯丁二腈(SCN)过冷熔体为例,在CPU+GPU异构平台上实现了存在流动时凝固微观组织演化过程的并行求解,并对基于CPU+GPU平台与CPU平台的计算结果及计算效率进行比较.结果表明,当计算规模达到百万量级时,与CPU平台上的串行算法相比,在CPU+GPU异构平台上达到了24.39倍的加速比,大大提高计算效率,并得到与串行计算相一致的结果.     

三参数非线性生长模型的Lotus数值解法

给出了一种利用Lotus"求解器"对三参数非线性生长模型进行数值模拟的方法,该方法无需编程,操作简捷、方便,而且模拟精度显著高于现有各种方法.通过两个实例对其求解方法作了详细介绍.     

基于研发型知识经济的内生增长模型

在罗默内生经济增长模型中引入人力资本因素,将技术进步和人力资本同时内生化,得出研发型知识经济增长的最优平衡路径。通过分析最优解以及各因素对经济增长的贡献,进一步说明了技术进步与人力资本在促进经济增长中的主导作用,并给出相应的政策建议。     

表面裂纹疲劳扩展的一种损伤力学方法

以核反应堆中压力容器和管道的破前漏（ＬＢＢ）分析为背景，从连续损伤力学的角度研究了压力容器和管道中环向和轴向半椭圆表面裂纹在循环载荷作用下的疲劳扩展问题。以标量损伤因子表征材料的疲劳损伤，由裂纹尖端的损伤演化导出了与Ｐａｒｉｓ公式形式相似的裂纹扩展方程，给出了Ｐａｒｉｓ公式的物理意义。由此发展了一种分析表面裂纹疲劳扩展过程中形状演化问题的损伤力学方法。     

AMSAA模型用于可靠性增长预测时的改进

阐述了常规AMSAA模型在预测可靠性增长时存在的问题，针对此问题用牛顿迭代法对AMSAA模型进行了改进，得到了预测特定平均故障间隔时间MTBF值下的可靠性增长试验时间的新解法，并编制了可靠性评估软件AMSAA模型的改进算法能够动态地评估和预计装备的可靠性，跟踪和预测装备可靠性增长。此方法物理意义明确，预测结果较原模型准确。软件的使用提高了计算的正确率，节省了时间。