弹塑性双材料界面裂纹尖端场一阶项分析

详细分析了弹塑性材料与弹性材料或另一硬化指数ｎ不同的弹塑性材料固结时，界面裂纹尖端场渐近展开中一阶项的力学意义，给出由Ｊ积分和应力三轴度Ｑ两个参数共同确定应力和位移分布的条件。     

平板拉伸表面裂纹的有限元模型及其J积分

运用Marc有限元分析软件对带有表面裂纹的受拉伸板建立了三维弹塑性有限元分析模型,通过参数的设定,利用其软件自带的断裂分析库,对裂纹尖端的应力状态进行分析,得出裂纹前缘的J积分值.     

内压厚壁容器外壁表面凹坑应力场有限元分析

采用通用有限元程序ＡＮＳＹＳ对内压厚壁容器筒体外壁表面凹坑（含打磨外壁表面裂纹缺陷所形成的纵向凹坑及环向凹坑）以及与筒体等厚的半球形封头表面凹坑的应力场进行了分析,研究了两种不同弹塑性材料模型（理想弹塑性模型和线性强化弹塑性模型）在纵向表面凹坑中的弹塑性应力场,并且分析了凹坑形状参数比对应力集中的影响,分析采用参数化模型,适用于各种尺寸内厚壁容器外壁面各种尺寸凹坑的应力场分析。     

双向载荷对半椭圆表面裂纹J积分的影响

利用三维弹塑性有限元,计算了双向载荷下半椭圆表面裂纹不同路径Ｊ积分值,并与单向载荷Ｊ积分值作了比较,结果表明：双向应力下Ｊ积分的守恒性不如单向应力下Ｊ积分的守恒性,且半椭圆表面裂纹表面点Ｊ积分的近似守恒性较表面裂纹最深点处Ｊ积分的路径无关性好许多,表面裂纹的最深点处Ｊ积分路径无关性已很难保证。     

Ⅰ型平面应变定常扩展裂纹线场分析

本文合理地假设了近裂纹线塑性区外的弹性场的形式,从弹塑性理论的基本方程出发,通过在裂纹线附近弹塑性边界上应力和变形的匹配,得出了理想弹塑性不可压缩材料平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹,近裂纹线的应力与变形场,以及弹塑性边界的单位法向量和长度,并基于裂纹前方一确定距离处的应变准则,给出了定常扩展判据.     

含垂直穿透裂纹板拉伸断裂的有限元模拟

对含垂直穿透裂纹板受拉伸载荷作用的断裂过程进行了数值模拟.选用增量型弹塑性本构关系,采用有限元方法求解虚功原理方程.首先对弹塑性杆的动态响应进行了数值计算.参照LS_DYNA中处理断裂问题的单元失效方法,对受拉伸载荷作用的垂直穿透裂纹板断裂过程进行了计算.结果表明:一维杆的弹性波和塑性波的计算结果和解析解相符,说明了该方法和计算程序计算结构动态响应的可靠性.受冲击拉伸载荷作用,应力波在板中传播并在裂纹表面反射后出现畸变,裂纹尖点出现应力集中,裂纹沿初始方向扩展,当裂纹扩展长度为初始长度2倍时,裂纹在板边界处出现分叉,裂纹扩展过程和理论分析结果相符.     

有限宽裂纹板受一对集中剪力时弹塑性解

针对运用断裂力学传统方法进行裂纹尖端的弹塑性应力场分析均为小范围塑性区的假定,不能准确反映塑性区应力情况的问题,利用裂纹线场分析方法,对理想弹塑性材料的有限宽平面板在裂纹面受到一对集中剪力作用时裂纹线附近的应力场及弹塑性边界进行了分析。不采用小范围塑性区的假设,直接通过将裂纹线附近弹塑性边界上弹性应力场与塑性应力场的匹配,获得了裂纹线附近弹塑性应力场的解析解以及弹塑性边界上单位法向量的表达式。用裂纹线分析方法可以准确地反映裂纹附近的弹塑性应力分布,该种方法的应用将成为断裂力学的一个重要发展方向,对石油天然气构造应力分析、材料力学分析具有参考价值。     

管线钢半椭圆裂纹体的弹塑性断裂分析

基于.J- A2双参数断裂理论,对带半椭圆表面裂纹和单边贯穿裂纹的拉伸试件进行弹塑性断裂分析.计算并比较了X80和X100钢裂纹体在裂纹宽度相同、深度不同时的断裂驱动力J和约束参数A2.根据2种钢的断裂失效曲线,对椭圆裂纹最深点及相应深度的单边裂纹进行断裂分析比较.结果表明:椭圆裂纹深度的改变主要影响J积分值而对约束水...     

弯曲疲劳裂纹萌生过程的细观实验与分析

基于细观实验,对夹杂物附近疲劳裂纹萌生的形式,方向和过程等进行了分析,结果表明：夹杂物与基体弹塑性,热性上的差异导致不同萌生形式;表面层应变状态与表面法向间的取向决定萌生方向和扩展平面,萌生过程以小裂纹汇合方式进行。     

基于压缩载荷下微裂纹扩展的微观力学岩石弹塑性损伤模型研究

建立基于微裂纹扩展的岩石弹塑性损伤微观力学模型。压缩载荷下微裂纹尖端翼裂纹稳定扩展表征岩石的微观损伤,基于应变能密度准则用Newton迭代法求复合型断裂的翼裂纹扩展长度,并采用微裂隙统计的二参数Weibull函数模型反映绝对体积应变对微裂纹分布数目影响,进而用翼裂纹扩展所表征的应力释放体积和微裂纹数目来表示含有微裂隙的岩石损伤演化变量;宏观塑性屈服函数采用Voyiadjis等效塑性应变的硬化函数,反映塑性内变量对硬化函数的影响;建立岩石的弹塑性损伤本构关系及其数值算法,并用回映隐式积分算法编制弹塑性损伤模型的程序。分析弹塑性损伤模型的基本特性和围压对岩石损伤的影响,并从围压和短微裂隙长度等因素分析弹塑性损伤模型的岩石的损伤和宏观塑性特性。以2个单轴压缩岩石试验为例验证该模型。结果表明:所提出的弹塑性损伤模型与数值和试验结果比较吻合。     

三维能量释放率虚拟裂纹扩展算法及工程应用

构造了三维条件下虚拟裂纹扩展（ＶＣＥ）算法公式及计算程序。结合ＡＤＩＮＡ非线性有限元程序，对压力容器带轴向、环向裂纹及带接管压力容器相贯区有贯穿裂纹时的能量释放率（Ｇ）进行了计算分析，结果表明，对于压力容器结构，ＶＣＥ算法是一种有效、精确的计算断裂参量Ｇ的方法，为应用弹塑性断裂理论评定复杂压力容器结构的安全可靠性奠定基础。     

基于有限元的弹塑性裂纹数值分析

在线弹性断裂力学和D-M模型的基础上,推导出了受单向拉伸含中心穿透裂纹的理想弹塑性材料J积分的解析式;通过ANSYS对弹塑性J积分进行数值计算,与推导出的解析解比较,表明了用有限元方法计算弹塑性J积分具有相当高的精度;分析了J积分与裂纹初始长度及外荷载的关系;对理想弹塑性材料塑性区大小进行了探讨,结果表明,塑性区尺寸随外荷载增大而增大,并且外荷载接近屈服应力时,裂纹塑性区尺寸趋近于无穷大,进入全面屈服.     

非均质焊接接头的裂纹尖端拘束与J积分应用的可行性

采用弹塑性大变形有限元方法，分析了平面应力状太民下非均质焊接接头中以应力三轴度表征的裂纹尖端拘束。结果表明，接头中裂纹尖端拘束不能满足ＨＲＲ场要求而显示出与接头区配、裂纹长度和裂纹模型有关的复杂演化规律。因此，在焊接接头直接应用Ｊ积分作为断裂参量存有问。     

边界元弹塑性分析的预测-校正迭代法

本文提出一种预测-校正迭代方法,使边界元初应变法的弹塑性分析可以适用于包括非强化材料在内的各种塑性流变特性的材料。其原理是利用结构因子即内部单元对其初应变的弹性响应来校正每步增量载荷作用下预测的塑性应变增量,使塑性区的等效应力逐步返回到屈服面上。在中型计算机上对均匀拉伸的双V缺口平板按理想弹塑性材料进行了弹塑性应力分析,计算结果与有限元法的结果十分一致,但计算时间大为缩短。在均匀内部应变的基础上,还给出一个区域型积分和边界型积分的转换关系,当采用简单几何形状的常数内部单元时,利用这个关系可以方便地得到内部单元区域积分的精确表达式。     

虚裂纹扩展法计算J积分的研究

本文将虚裂纹扩展法用于断裂问题的有限元分析，编制了计算二维Ⅰ型静态和动态Ｊ积分的程序，并对受静载的线弹性材料和线性硬化弹塑性材料的中。Ｃ裂纹问题以及受动载的线弹性材料中心裂纹问题进行了具体计算．将所得结果与位移外推法、直接积分法作了比较，表明采用虚裂纹扩展法计算Ｊ积分具有方法简单、精度很高、一致性好等优点．计算也表明，采用裂端楔形奇异单元可大大提高计算精度．     

钢筋混凝土板的三维非线性有限元分析

采用组合式钢筋混凝土非线性有限元方法,对集中荷载作用下钢筋混凝土板进行了极限承载力分析,混凝土材料采用弹塑性本构模型;为考虑材料达到极限强度后的性能,用弥散裂缝模式模拟混凝土拉裂后的应变软化及应力释放,用应变空间破坏面近似处理混凝土的压碎型破坏;钢筋采用等效薄膜模拟,经与试验结果对比,两者吻合性较好。     

含裂纹体焊接接头J-Q断裂准则的工程化方法

针对单参数H积分在焊接接头裂端场应用的困难，提出一个适合于含裂纹体焊接接头裂端场的J-Q双参数准则。为了能够在工程实际中应用，从改变焊缝材料性能的角度出发，利用有限元数值解对Q因子的分布规律进行了讨论，通过直线回归得到了该参量的工程计算方法，并对J-Q双参数断裂参量在断裂场中的有效性进行了验证，从而得到了焊材变化时焊接接头裂纹体裂端场的工程估算方法。     

基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型

为了能利用通用程序模拟沿任意路径的裂纹扩展问题,利用一种预设虚节点法在通用有限元程序(ABAQUS)平台上实现扩展有限元法功能,推导了基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型控制方程。利用上述模型对三点弯梁的开裂过程进行了模拟。计算结果与相应文献中给出的结果及ABAQUS粘聚单元法的模拟结果进行了对比,吻合良好。计算结果表明,扩展有限元法能有效地进行开裂过程的模拟,尤其是在开裂路径未知、难以预先设定网格边界作为裂纹面的情形。基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型为准脆性材料的开裂过程模拟提供了一种有效途径。     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

T型焊接接头中疲劳裂纹扩展的三维边界元模拟

T型焊接接头在钢结构中十分常见 ,它往往因初始微裂纹的疲劳扩展而导致断裂破坏。该文应用边界元( BEM)子域法 ,研究 T型焊接接头中三维混合模式表面裂纹的疲劳扩展问题。按照 T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。基于端点附近裂纹前沿线位于椭球面上的假设 ,用间接方法求出裂纹前沿线的两个端点。当裂纹扩展时 ,计算网格可以自动进行重新划分。文中对裂纹扩展长度和方向提出了一种扩展准则 ,并与其他准则和实验结果进行了比较。计算结果表明 ,提出的扩展准则是有效的