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.     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上,应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型,研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律,讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程,并在理论分析的基础上,具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为,预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅱ）

本文根据非局部场理论,从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察和研究,建立了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程。在引入质量、线动量和能量等的贡献之后,证明了裂纹体的局部动量和局部能量在裂纹扩展过程中均不守恒,而且诸热力学量对裂纹扩展所造成的新表面的贡献可用其局部化剩余来表示。从流变理论和耗散理论出发,建立非局部热力平衡基本方程后,论证了前文提出的关于裂纹扩展过程的五个基本观点。从耗散势函数出发建立了热流变性材料的非局部本构关系。如果这种本构关系对于每个独立体元和时间增量均能导出它的局部化形式,则可提出表面-体积能量密度理论。在体积随表面变化的意义上,给出耗散与不可逆性的定义。从而正确认识涉及体积和表面变化的热能与机械能交换的本质。本文与前文证明了裂纹扩展的全过程本质上是一个非线性非平衡态不可逆热力学过程,进一步完善了流变断裂学的理论基础。     

关于J积分的讨论

本文从能量守恒原理出发,讨论了J积分公式与能量守恒原理的关系,论述了我们对J积分公式物理意义的理解,认为J积分公式在稳态条件下可以用于裂纹扩展研究。且其与积分路径的无关性可直接由能量守恒原理给出。     

一种光测裂纹扩展速度和形状的新方法

为了验证作者最近关于流变断裂理论而提出的变质量断裂模型,本文提出了一种新的光测裂纹扩展速度和形状的新方法,经实际测量表明该方法有简便、精确、实用等特点,是一种较为理想的断裂力学实验新方法。     

缺陷体流变学：Ⅱ.裂纹萌生区的平衡与演化以及缺陷体位移场

在前文的基础上,研究了裂纹萌生区的平衡与演化,建立起缺陷体的位移方程.在微观缺陷演化与宏观裂纹扩展相结合的前提下,组成断裂理论的完整体系.从而,本文奠定了缺陷体流变学的理论基础,为断裂理论的发展开拓了一个新途径。     

流变学的新进展

流变学近年发展很快,应用范围日渐扩大。本文简要地介绍我们开创或发展的流变学的新分支学科——流变断裂学、流变冶金学、泛系流变学方面的主要科研成果。     

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。