基于广义强度模型的焊接空心球节点承载力分析

利用通用软件ANSYS的参数化设计语言APDL和用户编程功能UPFs,将静水应力型广义屈服模型编制成子程序模块,完成了ANSYS二次开发．对承受轴拉力作用的120个空心球节点进行了基于广义屈服模型的数值模拟分析,研究了圆钢管杆件和空心球节点连接区域的应力分布．根据金属椭球面断裂准则,对空心球节点开裂位置进行了断裂预测,并给出了不同型号的空心球节点承载力设计值．     

开裂准则及结构钢开孔板断裂试验

参照混凝土5参数破坏准则,给出了结构钢在σm>0范围内的旋转抛物面断裂准则.以结构钢屈服面和断裂面相切于三向等拉伸破坏点为假设,导出了结构钢的屈服面方程.并对10个结构钢作了开孔板拉伸断裂试验,结果显示:断裂面有明显的剪切滑移痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型.通过对开孔板断裂试验的数值模拟分析,验证了建议的断裂准则具有较高精度,并给出了结构钢抗断设防图.     

基于GMTS准则的T应力对岩石断裂韧性影响研究

为检验和提高最大周向应力准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,考虑T应力在脆性断裂中的作用,建立了广义最大周向应力准则。广义最大周向应力准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性K_Ⅰ和K_Ⅱ、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹断裂强度在应力强度因子空间分布特征的影响。T应力的加入使裂纹尖端应力场解析式对裂纹尖端应力分布的描述更加精确,因而提高了对裂纹扩展特征的预测精度。研究结果表明:T应力对断裂韧度预测结果影响显著,特别是在Ⅱ型断裂占主导地位时,影响更大;随着围压的增大,不同裂纹扩展区半径材料的断裂强度在应力强度因子空间内的分布特征逐渐趋于一致,且Ⅱ型断裂在复合型断裂所占的比例逐渐减小。脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制,考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂纹断裂韧度预测的精度。     

对“三轴应力状态下混凝土的强度准则”一文探讨

通过实验数据资料的分析和计算，对“三轴应力状态下混凝土的强度准则”所提出的，应如何在应力空间中划分区域，才能保证在同一区域内使用同一准则而不致产生较大误差的问题，进行了初步研究．结果表明：混凝土在三轴受压的情况下，对于σ１与σ３的比值较为接近的三轴应力状态，可以使用同一准则而不致产生较大的误差．     

钨纤维增强块体非晶复合材料压缩变形的有限元分析

分别使用Drucker-Prager和von Mises屈服准则研究了钨纤维增强块体金属玻璃基的压缩变形行为及热残余应力的分布,有限元计算结果表明:在压缩过程中钨纤维相先屈服后将载荷传递给块体金属玻璃相;钨纤维相的轴向热残余应力高达-500 MPa;钨纤维相在遵循von Mises屈服准则的情况下, Drucker-Prager屈服准则比von Mises屈服准则更能描述块体金属玻璃相早期的压缩屈服行为.     

钢框架梁柱弱轴连接节点地震下的断裂行为

钢框架粱柱弱轴连接同强轴连接一样普遍,其理论分析和设计更为困难,研究其节点的性能具有重要的理论意义和重大的工程应用价值．考虑几何、材料和接触3种非线性因素,选用ANYSYS有限元软件对钢框架粱柱弱轴连接节点在循环荷栽作用下的断裂行为进行研究,结果表明：通过对接焊缝沿粱高度和宽度2个方向的开裂指数分析,在循环荷载作用下对接焊缝是断裂最易发生的薄弱环节,而脆断的主要原因是焊缝两端存在严重的应力集中及焊缝处于三向受力状态．并提出了节点脆性断裂的预防措施．     

基于Mises屈服条件的外压圆筒自增强研究

为了更加准确地确定超应变度,基于米赛斯(Mises)屈服准则,建立了外压圆筒应力方程.在此基础上,按卸载定理分别建立了受外压与受内压圆筒自增强方程,通过对当量应力求解,获得在弹性阶段与塑性阶段产生屈服的规律,并与按屈雷斯加(Tresca)屈服条件导出的方程进行了比较.研究表明,外压圆筒的弹性及塑性应力方程与受内压圆筒状态时方程不同,自增强处理后的残余应力大小也有差异,而且按米赛斯屈服准则的残余应力分量比按屈雷斯加屈服条件的残余应力分量大.但由于内外压圆筒的残余应力的当量应力形式是一样的,所以两个强度理论导出的结果在许多地方相同.     

结构钢开孔管断裂试验及数值分析

为研究金属的断裂机理及抗断设防,对10个结构钢开孔管进行了断裂试验和数值模拟．试验显示：裂纹起始于孔边,沿与荷载垂直方向迅速扩展,断面垂直于荷载方向,并有明显的剪切破坏痕迹,显示出断裂的定性规律：孔径越大,起始裂纹出现越早,开裂后的残余延性越大,双孔管断裂延性低于单孔管,结构钢开孔管断裂试验的数值分析表明：金属椭球面断裂准则对预测结构钢开孔管宏观初始开裂具有较高的精度,与试验结果吻合较好,但对双孔管断裂预测略偏于保守,该试验具有一定的工程意义．     

Q235开孔管断裂试验研究

为研究结构钢断裂机理及抗断设防,对10个结构钢开孔管试件进行断裂试验,较为精确的记录了试验全程载荷—位移曲线.试验表明：裂纹起始于受三轴强约束的开孔长轴厚度中央处,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿管壁发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,塑性变形只发生在开孔处很小的范围内,断口有明显的颈缩现象,且有大量韧窝出现.其断裂形式为正断与剪断混合型,显示了断裂的定性规律.从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据.     

粘弹塑性介质动力断裂问题中的路径无关积分

路径无关积分对于断裂准则的研究是重要的,本文推广文献[1]中关于非线性弹性、弹塑性介质断裂动力学中路径无关积分的研究于粘弹塑性介质的动力断裂问题,作出了若干相应的路径无关积分.给出了裂纹在这类介质中动力扩展时动力裂纹扩展力的线积分表达式,并证明所构作的路径无关积分等于动力裂纹扩展力,从而赋予所论路径无关积分以明确的力学意义,这就为以它们作基础构作粘弹塑性介质的动力断裂准则给出了理论依据.     

论非线性断裂力学的基本平衡定律Ⅰ——局部理论

本文将映射分为两个同胚映射,把理性连续统力学的方法推广到断裂力学,得到与Eftis等不同的一些新结果。本文建立了非线性流变断裂学的基本平衡定律;得出了裂纹扩展过程所应满足的一组必要条件(包括动量条件、动量矩条件、能量条件及熵条件);提出了考虑热效应的一般能量断裂判据,它把已有一些判据作为特殊情况包括在内。把裂纹扩展作为不可逆热力学过程,本文得到新断裂表面上的熵不等式,丛而揭示出经典断裂理论中存在的理论缺陷。我们的结论是:只要裂纹在扩展,就不可能是纯粹的力学过程,断裂必然伴随着热传导和熵产生。经典断裂力学中假设的等温或绝热条件由于违反热力学第二定律是不可能实现的,从这个意义上说经典断裂理论是热力学不相容的。     

PC／BMPE合金的裂纹扩展行为

用扫描电镜(SEM)研究了聚碳酸酯/双峰聚乙烯(PC/BMPE)合金断裂面的形貌,其断裂面可以分为裂纹引发区和裂纹扩展区.裂纹扩展区形成了大量的纤维,且这些纤维具有很大的塑性形变,而裂纹引发区几乎没有纤维形成,这是裂纹在缺陷处引发时存在气穴现象的缘故.冲击作用所产生的应力导致了裂纹尖端微空穴和聚合物纤维连结的形成,这个过程包括表面牵拉和纤维拉伸,裂纹形成时存在纤维的微颈细化过程,并用微颈细化理论建立了其微颈细化的理论模型.     

岩石破坏机理与岩石强度准则新探

岩石内部存在一个宏观的和微观的螯隙系统，岩体的一切力学特性几乎都与这个裂隙系统有关，当然岩体的破坏机理与强度准刚也不例外。本文根据作者对各种形状裂隙所作的应力分析和模型试验研究所得结论，阐明岩石在常温下出现脆性破坏和延性破坏性特的各自应力条件。同时作者还探索建议一种能同时适用于该破坏机理的通用岩石强度准则。     

颗粒分布对金属基复合材料激光热冲击破坏的影响

从宏观和微观两方面研究了ＳｉＣ颗粒分布状况对陶瓷颗粒增强金属基复合材料激光热冲击破坏的影响,发现微裂纹形成是由基体内的孔洞和颗粒与基体脱胶所引起,而陶瓷颗粒分布不均匀对裂纹的扩展机理有重要影响,它大大降低了复合材料的宏观力学性能     

均匀流场在铝合金冷挤压中的应用

讨论了冷挤压中常见的流场及其特点，通过对细密沟槽铝合金冷挤压件在挤压过程中的流场的分析，成功地解决了该类零件在冷挤压过程中的模具开裂问题，实践证明，在临界状态下，均匀流场是该类零件冷挤压工艺成败的关键所在。     

断裂力学的热力学框架

本文提出了一个与热力学基本定律相容的、严密的非线性断裂力学理论.本文指出.采用一个适于物体中有一条扩展裂纹的广义雷诺输运方程.各局部平衡方程均可从假设的整体平衡方程推出.本文还给出了新断裂表面上所应满足的必要条件.在局部理论范围内本文提出的基本方程组可应用于几何及物理非线性问题,可应用于具有内变量及衰退记忆的材料.作为一个特殊情况,还给出了无穷小热粘弹性断裂力学的基本方程组。     

应力腐蚀裂纹扩展的研究

依据非平衡态热力学和非线性断裂力学基本平衡定律,建立了应力腐蚀裂纹扩展的起裂判据、控制方程及失稳条件,研究了介质浓度对应力腐蚀裂纹扩展的影响,并通过慢应变速率实验得到了验证。     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

非局部断裂与尺寸效应

根据流变断裂学的理论和方法,结合非局部场理论和不可逆热力学,对裂纹扩展过程中的变形、热力平衡、热流变响应以及断裂的尺寸效应进行了探讨.由于变形的非协调性.以及裂纹扩展过程中新表面的产生,导致体积与表面物理量的相互转换,而使局部化假设失效,文中导出了一组更为广泛的描述裂纹扩展过程的局部热力平衡方程以及相应的边界条件,本文将断裂作为变形的极限行为,首次将它引入本构方程,把裂纹扩展表面能作为本构变量,给出了裂纹扩展对热流变响应的影响的一般形式,进一步揭示了Griffith表面能的本质和断裂的不可逆性,从而把流变与断裂在不可逆热力学基础上更紧密地结合起来了。最后,从一般的角度研究了断裂的尺寸效应,并指出非均质是产生尺寸效应的重要原因之一。