流变断裂学及其在水电站混凝土坝中的应用

本文简要地介绍了我们开创的流变学的一个新分支学科——流变断裂学的主要成果。应用这一新理论,我们成功地解释了拓溪水电站单支墩大头坝迎水面上垂直裂纹的发生与发展。     

离心机主轴疲劳断裂研究

本文就ＳＳ１２００－Ｎ离心机的主轴的疲劳断裂，分析了其应力分布的特点，运用扫描电镜，Ｘ－射线能谱，原子吸收光谱仪等，在应力集中区内找到了由夹杂物形成的微裂纹扩展并对其扩展的原因进行了研究，对原有设计，用材提出了改进意见。     

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．     

结构钢断裂试验研究

为了寻求结构钢断裂机理,对10个开孔板试件进行了拉伸断裂试验,其结果表明,大部分试件第1条裂纹的出现与整个试件的宏观断裂几乎为同一时刻,变形较为明显,主要集中在孔的两侧.圆孔开孔板试件(R)的试验结果均匀稳定,长圆孔开孔板试件(LR)差异较为明显,对于长圆孔开孔板试件(LR)所出现的这种现象需做进一步的试验研究.总之,此次试验为结构钢断裂机理和抗断准则的研究提供了较为可靠的试验依据.     

一种可用于分析流变断裂过程的损伤力学计算模型

本文介绍了连续损伤力学的理论框架及基本方程组,并给出了一种求解上述基本方程组的计算模型。将此计算模型用于流变断裂过程分析,可较准确地预估具有流变性能构件的使用寿命。     

固体的断裂分析

用能量泛函变分理论分析了断裂问题,建立了非线性固体任意元素的边界变分定理,即裂纹扩展时,处于动力平衡状态的条件。由此求得动态裂纹扩展时,沿裂纹边界的能量释放量和能量释放率（动态裂纹扩展力）。     

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.     

带缺陷流变性材料裂尖断裂过程区的热力学性和电磁性

带缺陷流变性材料破坏过程中显现出热致磁效应的实验结果表明：在材料破坏的过程中，由于内部温度梯度的存在，导致裂尖断裂过程区具有热致磁效应．可见，热传导方程应包括电磁场的贡献．这种情况意味着断裂过程区内的磁感应场变化，不是由磁通量守恒律的局部化剩余产生，而是本构关系的直接结果，它显示为非局部效应，并参与能量耗散，因此，材料的破坏过程不是纯粹的力学过程．本文应用线性算子谱论建立了条带型断裂过程区的流变场方程并讨论了其热力学关系．最后，以对于Galilei不变式是协变的Lorentz不变式方程分析了裂尖断裂过程区的电磁场特性．本文的成果将有利于金属基复合材料、导电聚合物、定向纳米材料等新型材料的设计和制造以及有关结构物的失效分析．     

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。     

振动基础理论的发展与现状

振动问题是力学中的一类很重要的问题．本文对机械振动的基本理论．特别是近些年来发展起来的有限元振动理论进行了阐述．并简要地介绍了计算机的发展给振动理论研究所带来的变化．     

变质量断裂模型及其实验研究(英文)

从能量方程求得具体的裂纹扩展方程是困难的,因为在一般情况下,我们还不知道断裂过程中各种能量以什么样的比例存在于系统中。鉴于此,我们考虑将动量方程用于裂纹扩展研究。建立一个以动量定律而不是以能量原理为基础的断裂模型。这种模型的建立是基于这样的认识,即裂纹体在断裂过程中,即使其整体动量,动量矩是守恒的情况下,其局部动量、动量矩也是不守恒的。或者说,动量平衡方程是非局部的,通常的局部化假设在裂纹扩展展过程中是不成立的。在此基础上种文中以裂纹尖端局部区域为研究对象,从多方面论证了该区域作用有不平衡力,正是这个不平衡力的大小,方向等的变化控制着裂纹扩展过程,建立了变质量断裂模型。该模型以随裂纹尖端运动的局部区域作为变质量系统,研究该系统质量和作用在该系统上力的变化,以此研究裂纹扩展过程,从而给出了裂纹扩展遵循的一般方程。本文用自行研制的裂纹扩展速度测定仪测得的裂纹扩展速度,在平面应力Ⅰ型裂纹条件下,在一定程度上验证了理论的正确性。     

流变损伤材料的本构理论

连续损伤力学已日益受到重视,但目前有关损伤材料本构理论方面的工作,还多着眼于弹、塑性损伤材料。木文讨论了建立流变损伤材料本构方程的一般方法,而弹塑性损伤材料的本构方程可作为本文所述方法的一种特例得到。本文的工作为具有流变性能材料的连续损伤力学基本方程的建立提供了方便。     

海下电缆的流变断裂学分析

海下电缆不同于一般平行构件模型,我们将它视作为n股子束组成的线束,而每股子束由m个构件组成.其中任一瞬时的未破坏构件必然按照某一规律承受所施载荷。海下电缆通常是平行的受拉构件组成。受拉构件本身是浸渍于树脂基的高聚物股绳。从而明显地表现出断裂对持载时期和载荷特征的相依性。这种综合的相依性使得很难推导出实用的数据。可是,在一定的合理随机假设下,考察单个构件破坏、系统的载荷及构件的受载情况,可以表明:当构件数目增加很大时,系统(即线束)的破坏时间是渐近正则分布的。从流变断裂学观点出发,我们得到渐近均值和方差都是载荷参量和单个构件性质的函数。我们研究了实用的几种重要情况,并表明单个构件的许多特性都在整个系统中表现出来。为此,比较了三种载荷程序下单个构件特性与系统特性间的关系。这三种载荷程序是:适用于研究应力破坏的恒定载荷程序,适应于研究短期抗拉强度的线性递增载荷程序,适用于研究动态疲劳的周期载荷程序。最后,将高聚物股绳视作为粘弹性固体,探讨了随机松弛的二级效应,认为渐近破坏时间在很大程度上决定了电缆的使用寿命。     

裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区温度场的理论和实验研究

本文根据流变断裂学理论,结合非平衡态热力学,对裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区由于内耗热而形成的温度场,进行了理论和实验研究。在理论上分析了材料内部的不可逆变化及熵产生、熵流等内耗机制,得到内耗热源函数,指出裂尖温度场的成因,从而进一步得到控制温度场分布和变化的热传导方程。在讨论内耗对裂纹扩展的影响时,我们推出耗散型能量守恒方程的微分和积分形式以及裂纹扩展的耗散型控制方程。在实验研究中,我们测定了裂尖区的温度场,从而验证了本文的理论,指出经典断裂力学的不足。     

基础物理概念教学之探讨

本文通过对物理概念教学若干问题的讨论,阐明应如何把握好概念教学,促进基础物理教学的现代化。