均布载荷作用下Ⅲ型非对称裂纹动态扩展问题

为了研究均布载荷作用下的Ⅲ型非对称裂纹动态扩展问题,利用复变函数论方法,根据正交异性体弹性动力学反平面问题运动方程的相应关系,采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,后一问题可以用通常的Muskhel-ishvili方法求解,并求得了应力、位移和动态应力强度因子解析解。利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。这些解在断裂动力学以及弹性动力学、静力学问题当中具有重要的应用价值和理论意义。     

双重载荷及冲击下Ⅰ型裂纹的位错分布函数

通过复变函数论的方法,对Ⅰ型动态裂纹面受双重载荷、瞬时冲击载荷作用下的位错分布函数问题分别进行研究.采用自相似函数的方法可以获得动态裂纹的位错分布函数的解析解.应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解.     

地震作用下岩石裂纹扩展角度研究

为研究地震作用下岩石动态开裂的复杂问题,基于最大周向应力准则,考虑非奇异应力三分量及地震作用,推导出了适用于地震作用下的裂纹扩展角度判据;采用霍普金森拉杆试验结果对修正裂纹扩展角度判据可靠性进行验证,针对验证过程中样本数较少的情况,基于贝叶斯理论,开发了岩石领域小样本问题后验分布估计程序,并采用该程序进一步验证修正裂纹扩展角度判据的可靠性。结果表明：在霍普金森拉杆试验中,MCTS试样可以通过施加位移约束,实现可控模式复合比的复合型加载;最大周向应力判据、修正最大周向应力判据对霍普金森拉杆试验中的MCTS试样裂纹扩展角度预测值平均误差分别为1.6°、1.37°;以试验值、最大周向应力判据预测值、修正最大周向应力判据预测值为基础数据运行Gibbs算法分别进行十万次迭代,求得这三种情况下的裂纹扩展角度均值分别为50.64°、48.96°、49.45°,修正最大周向应力判据与最大周向应力判据相比,其预测误差由3.32%降低到了2.35%,表明其在地震作用下具有良好的适用性。研究对地震作用下的边坡危岩减抗震设计及其风险控制具有重要意义。     

冲击和非冲击疲劳载荷下过载对裂纹扩展的影响

对12CrNi3A 钢在冲击和非冲击疲劳栽荷下的过载裂纹扩展延迟效应研究表明:过载对随后裂纹扩展的影响不仅取决于过载力作用下的裂尖塑变,还取决于随后基载力作用下的裂尖塑变.过载对随后裂纹扩展的影响存在两个互为矛盾的方面:一是裂尖塑变损伤促进裂纹扩展;另一是产生残余压应力场和闭合效应延缓裂纹扩展,两方面共同作用结果才能最终决定对随后裂纹扩展的影响.实验结果还表明,冲击疲劳载荷下的过载延迟效应与过载力的冲击速度有关,相同条件下,冲击疲劳载荷下的延迟期 Nd 高于非冲击疲劳载荷;各种因素对过载延迟的影响程度在两种载荷制度下不相同.     

爆炸载荷作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律

基于准静态爆生气体膨胀和岩石断裂力学理论，建立了不耦合装药刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型。对刻槽炮孔内爆生气体压力、临界压力和应力强度因子进行了分析计算，从而得出了刻槽炮孔裂缝在扩展过程中，包括启裂、止裂条件、启裂方向、扩展长度和裂缝扩展速度等的变化规律。此外，论文还对刻槽爆破时的动态效应进行了初步探讨，根据分析结果在大理石切割爆破中进行了刻槽试验，并和普通光面爆破效果进行了比较。     

非对称Ⅰ型动态裂纹尖端后部区受均布载荷作用

通过复变函数论的方法,对非对称Ⅰ型裂纹尖端后部区受均布载荷作用下的动态扩展问题进行了研究。根据正交异性体弹性动力学平面问题运动方程的相应关系,采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhel-ishvili方法进行求解,并且可以相当简单地得到问题的闭合解。这些解在断裂动力学以及弹性动力学、静力学问题当中具有重要的应用价值和理论意义。     

水压力作用下岩石中Ⅰ和Ⅱ型裂纹断裂准则

为了研究裂隙岩体在水作用下的损伤断裂机制,考虑水产生的垂直裂纹面的静水压力和平行裂纹面的拖拽力,分析处于压剪和拉剪状态的单裂纹应力状态,推导出水作用下裂纹的应力强度因子.还定义基于断裂韧度的损伤变量,并将损伤变量引入Dugdale裂纹模型,推导出水损伤作用下压剪和拉剪应力状态下裂纹的应力强度因子.基于压剪条件下的断裂准则和最大周向应力理论,推导出压剪和拉剪应力状态下,考虑水损伤作用的裂隙岩体断裂准则.     

双轴拉伸载荷下疲劳裂纹扩展行为的研究

本文在薄壁压力容器焊接接头疲劳试验报导的基础上,进一步讨论双轴拉伸疲劳裂纹扩展行为。探讨疲劳裂纹产生机理、扩展方向及影响疲劳裂纹扩展的主要因素。     

随机载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展

基于船舶等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程,提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比来考虑载荷相互作用的疲劳裂纹扩展寿命计算模型.用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测.预测结果和不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展.     

疲劳拉伸载荷作用下的表面裂纹扩展分析

贮箱在长时间工作状态下会衍生出很多疲劳裂纹,这些裂纹的存在不仅影响容器的结构强度与使用寿命,还威胁到工作人员的人身安全,因此开展贮箱材料疲劳裂纹的动态扩展以及寿命机理的分析研究。通过Franc3D裂纹分析软件,预制不同长深比的半椭圆裂纹试样,研究裂纹动态应力强度因子在疲劳拉伸载荷作用下的变化规律,同时开展裂纹扩展路径、速率和寿命的探究。结果表明：不同长深比的半椭圆裂纹在扩展过程中尖端动态应力强度因子分布规律基本一致,且近表面处强度因子数值大小最高,仿真结果的裂纹形貌仍为半椭圆形;裂纹刚开始扩展时扩展速率近乎相等,随着载荷循环次数的增加,扩展距离呈指数型增长,近表面处的扩展速率最高,长深比小于等于1的裂纹在近表面的扩展速率基本相同。     

变幅载荷下的疲劳裂纹扩展

通过１６Ｍｎ钢在高－低，低－高－低和低－高加载情况下，不同超载比时的裂纹扩展了实验研究，获裂纹长度与循环次数，裂纹扩展速率与裂纹长度的相应变化曲线，实验表明，在高－低和低－高－低加载下疲劳裂纹扩展具有迟滞效应，其随超载比增大而增大，文中使用常数的Ｗｉｌｌｅｎｂｏｒｇ模型对具有迟滞效应情况进行了寿命分析，计算表明在大超载比下与实验结果相比明显偏大，上述现象对变幅载荷下有裂纹机械构件的安全寿命预测具有     

基于裂纹扩展作用下的岩石损伤力学模型

在分析裂纹起裂与扩展规律基础上,考虑翼裂纹间的相互作用,提出了一种新的翼裂纹尖端I型应力强度因子计算模型.基于修正的翼裂纹扩展模型,考虑损伤演化对被激活微裂纹数目的影响,并结合宏-细观损伤定义之间的关系,建立了基于微裂纹扩展作用下的岩石损伤本构模型.最后,将理论模型曲线与试验曲线进行了比较分析.结果表明:修正的翼裂纹扩展模型不仅能够准确地预测翼裂纹的起裂角,而且能够准确地模拟从极短到很长的翼裂纹整个变化范围.基于裂纹扩展作用下的损伤模型能够连续地模拟不同围压下的应力-应变全过程曲线,而且能够较好地预测峰值强度.     

水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律

采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n。通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响。研究结果表明:对于大理岩,其A为自然状态下的8.07×1016倍,n由自然状态下的48.33下降到8.28;对于混合岩,其A为自然状态下的5.45×109倍,n则由自然状态下的60.20下降到21.86,说明对应于同一应力强度因子水平,水作用下的岩石亚临界裂纹扩展速度要快;水的存在使得岩石的断裂韧度KIC明显降低,对于大理岩,自然状态下的KIC为3.0316MN/m3/2,水岩作用后KIC为2.2070MN/m3/2,下降27.19%;对于混合岩,2种状态下的KIC分别为2.0877和1.9398MN/m3/2,下降7.08%。该实验结果可为复杂矿岩的稳定性分析提供可靠依据。     

冲击荷载作用下裂纹的动态响应分析

研究在冲击荷载作用下当材料含有裂纹时结构物的应力和应变分布情况，以及求解动应力扩大系数的分析方法，材料在含有裂纹条件下，判断材料是否破坏以及材料破坏的标准。     

岩石Ⅱ型裂纹扩展的一般规律

对大理岩Ⅱ型裂纹的扩展规律进行了实验研究，认为岩石Ⅱ型裂纹的扩展具有机理完全不同的Ⅰ型、Ⅰ－Ⅱ复合型及Ⅱ型３种断裂形式，因而有３个不同的剪切断裂韧性及在纯剪断裂条件下，由此认为剪切裂纹的扩展应有３个不同的判据。     

冲击载荷作用下含裂纹构件强度计算的试探

基于对冲击载荷作用下动态断裂应力强度因子变化规律的分析，回避了动态断裂极其复杂的计算。从工程应用的实际意义出发，以不允许发生动态断裂为原则，提出限制结构初始裂纹在动载荷下计算动态应力强度因子的简化公式，建立计算含裂纹结构或构件的剩余强度条件。     

不连续应力作用的Ⅰ型动态裂纹

针对研究材料特性下的裂纹动态扩展时遇到的不连续应力作用Ⅰ型动态裂纹扩展问题,利用复变函数理论的方法进行了研究.采用自相似函数的途径可以获得应力、位移及动态应力强度因子的解析解的一般表达式.应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhelishvili方法进行求解,并可以相当简单地得到问题的闭合解.利用这些解并采用叠加原理,可以求得任意复杂问题的解.     

用涡流传感法研究冲击载荷下DCB试件裂纹的快速扩展

本文叙述了冲击载荷(机械冲击10~(-2)～10~(-4)秒)下DCB试件快速扩展的实验研究工作,探索出一种新的涡流传感法。此法避免了其他各种方法的缺点,记录下整个扩展过程中裂纹扩展量——时间历程曲线,特别是开裂的起始阶段,这正是目前仍了解得最少的信息。此外,从加速度响应和位移响应波形能正确地确定开裂点和开裂时试件加载点的位移,依此容易地决定K_(IC)~(imp)值。实验表明,对于K_(IC)~(imp)随加载速率增加而增大的材料,冲击作用下尖裂纹的扩展可按等效的位移固定、静载下的钝裂纹情况——等效K_Q值计算。     

Ⅰ型动态裂纹二个扩展问题的位错分布函数

通过复变函数论的方法,对Ⅰ型动态裂纹二个扩展问题的位错分布函数分别进行了研究.采用自相似函数的方法可以获得运动裂纹的应力、位移、动态应力强度因子及位错分布函数的解析表达式.应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhelishvili方法进行求解,并且可以相当简单地得到问题的闭合解.利用已求得的解并通过迭加原理,就可以很容易地求得任意复杂问题的解.