对接双材平面中圆弧裂纹问题的数值方法

基于超奇异积分方程法的基本原理,以裂纹弧长坐标为基本变量,以裂纹岸位移间断为基本未知函数,得出双材料平面圆弧裂纹问题的超奇异积分方程组,并通过适当的变量与函数代换建立了相应的数值算法,最终将问题转变为对一个线性方程组的求解.针对圆弧裂纹的计算表明,由于裂纹变曲一般产生应力强度因子减小的良性影响,而双材料界面对附近裂纹应力强度因子的影响则在切变模量比G2/G1＜1时变大,而在G2/G1＞1时则变小.     

正交异性压电双材料反平面界面端裂纹分析

在反平面无穷远处机械载荷和平面内电载荷共同作用下,运用复合函数法和待定系数法,分析了正交各向异性压电双材料反平面界面端裂纹,将反平面界面端断裂问题转换为求解偏微分方程组的边值问题,通过求解偏微分方程组,得到应力强度因子、电位移强度因子,并数值算例分析影响应力强度因子和电位移强度因子的因素.     

利用非局部理论分析功能梯度材料中两平行裂纹的动态性能

利用非局部理论求解了功能梯度材料中两平行裂纹对反平面简谐波散射的动态断裂问题.经傅立叶变换,问题的求解可以转换为对两对以裂纹面张开位移为变量的对偶积分方程的求解,为了求解对偶积分方程,把裂纹面张开位移直接展开成雅可比多项式形式.与经典理论的解相比,裂纹尖端处不再有应力奇异性出现.     

各向异性复合材料周期性Ⅱ型裂纹尖端应力分析

对各向异性复合材料板的周期性Ⅱ型裂纹尖端应力场进行了有关的力学分析,通过求解一类线性偏微分方程的边值问题,引入Westergaard应力函数、采用复变函数方法及待定系数法,给出在无穷远处受对称载荷τ作用下,周期性Ⅱ型裂纹尖端的应力强度因子,推出了各向异性复合材料板周期性Ⅱ型裂纹尖端附近应力场的理论计算公式。     

各向异性材料中反平面剪切型裂纹对应力波散射的非局部理论解

利用非局部理论求解了各向异性材料中反平面剪切型裂纹对应力波散射的问题.利用富立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹面上位移分布为变量的对偶积分方程的求解;为了求解对偶积分方程,裂纹面上的位移直接展开成雅可比多项式形式.与经典理论的解相比,裂纹尖端处不再有应力奇异性出现,非局部弹性解的应力在裂纹尖端处是一有限值,从而可以利用最大应力假设作为断裂准则.     

电磁材料中界面裂纹的解析解

给出了压磁材料中可导通反平面剪切界面裂纹的解析解.首先利用付里叶变换,使问题的求解转换成对一对变量为裂纹面上位移差的对偶积分方程的求解.在求解对偶积分方程时,把裂纹面上张开位移展开成雅可比多项式形式,进而可以获得应力强度因子、电位移强度因子和磁通量强度因子的解析解.从解析解中可以发现裂纹的应力强度因子与电位移强度因子和磁通量强度因子无关.     

正交各向异性板Ⅲ型裂纹问题的William''''s一般解

引人参数β=(√μx/μy),将正交各向异性板反平面裂纹问题的基本边值问题转换为正交各向同性的形式,反平面裂纹问题的位移和应力在正交各向同性和正交各向异性这两种情况之间的比拟关系非常简单,使问题的求解更为方便.为了说明这个比拟方法,分别求导了含有内部裂纹和边缘裂纹的正交各向异性板Ⅲ型二维裂纹问题的William's一般解.这些William's一般解对于用FFEM和其他数值方法来求解正交各向异性板反平面裂纹问题是一个非常重要的基础.研究结果表明这种比拟变换方法能有效地简化正交各向异性板Ⅲ型裂纹问题的求解.     

一维六方准晶中纳米尺度正三角形孔边裂纹的反平面问题

基于Gurtin–Murdoch界面/表面理论和复变函数方法,结合保角映射技术研究了一维六方准晶含纳米尺度的正三角形孔边三裂纹反平面剪切问题,分别得到了声子场和相位子场的应力、应力强度因子封闭表达式,同时还获得了能量释放率的解析解。数值算例分析了无量纲化应力强度因子、无量纲化能量释放率在无穷远处声子场和相位子场应力作用下的变换规律。数值结果表明：无量纲化声子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而逐渐增大并缓慢趋于稳定值,随无穷远处相位子场应力的增大而减小;无量纲化相位子场应力强度因子随着无穷远处声子场应力的增大而缓慢增加,随无穷远处相位子场应力值的增大而缓慢减小且最终趋于稳定;当裂纹长度和三角形孔边长之比给定时,随着无穷远处应力的增大,无量纲化能量释放率也随之增大;表面效应作用下,声子场和相位子场之间存在耦合效应;无量纲化的应力强度因子和能量释放率均存在着显著的尺寸依赖性;缺陷尺寸的不断增大会减小表面效应对周围应力场的影响。     

复合材料圆板Ⅳ型界面裂纹扩展应力位移场

对Ⅲ型界面中心裂纹的均匀各向同性脆性复合材料薄圆板裂纹扩展进行了研究.通过建立数学模型和基本方程,找出了边界条件,并用分离变量法进行求解,得到了裂纹尖端附近应力场和位移场的解析解.采用所建立的模型,针对实际可能出现的裂纹扩展问题进行了讨论.     

正交异性压电双材料反平面界面裂纹应力分析

分析了正交异性压电双材料在反平面无穷远处机械载荷和面内电载荷作用下的反平面界面中心裂纹,通过运用复合函数法和待定系数法,使双层板反平面界面中心裂纹尖端断裂转换为求解偏微分方程组的边值问题,求解边值偏微分方程组,在裂纹尖端邻近,对相应电位移强度因子和应力强度因子进行定义,从而得到应力场、电位移场、应力强度因子、电位移强度因子表达式。结果表明应力总是促进裂纹扩展,应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率与力电载荷、裂纹长度有关。数值研究了机械能应变释放率与材料参数的差异、外加载荷、裂纹长度之间的关系。     

弧向裂纹圆板的振动与辐射声场

目的探究弧向裂纹对薄圆板声振特性的影响规律。方法用瑞利-里兹方法求解弧向裂纹对周界固定薄圆板振动特性的影响。在有限元模态分析的基础上,导出数据,利用离散瑞利积分,求解人工裂纹圆板前五阶模态辐射声场在距离板中心0.5 m的球面上的声场指向性,探究裂纹对辐射声场的影响规律。结果弧向裂纹位于a/2附近时,周界固定裂纹圆板的振动基频随裂纹长度的增加而降低;得到了裂纹圆板低阶模态辐射声场指向性。结论可用于裂纹圆板声振特性研究。     

带不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子.在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得带对称双裂纹的圆形孔口问题、带单裂纹的圆形孔口问题在裂纹尖端处的Ⅲ型应力强度因子.     

受拉圆孔两侧裂纹扩展的EFG动态模拟

简要介绍了基于移动最小二乘法(简称MLS)近似的无网格法,针对平面圆孔带有两侧对称裂纹在拉载荷作用下裂纹扩展问题,提出了无网格伽辽金算法,并对受拉圆孔两侧裂纹扩展的EFG动态模拟做了详细的实例分析。在断裂问题的基函数方面,给出了目前具有代表性的理论;权函数对问题的求解效率和精度影响很大,给出了三种权函数结合的函数;通过算例,对有限元和无网格方法进行了比较,验证了权函数选取的合理性,无网格方法在求解断裂问题比有限元的有明显的优势。     

抽油杆表面裂纹扩展寿命可靠性分析

在拉伸载荷的作用下,以Paris公式为基础,考虑几何修正系数f与裂纹尺寸a的内在关系,结合分段数值积分方法计算抽油杆裂纹扩展寿命,并应用Monte Carlo法计算不同类型表面裂纹扩展寿命可靠度.计算结果表明,在其他条件相同情况下,把裂纹处理为受深度比、纵横比两个参数控制的椭圆裂纹比仅受深度比控制的圆弧裂纹和直裂纹适应性更强;带有环形裂纹的抽油杆最先断裂;断裂力学中将各个参数作为确定值计算得到的临界裂纹扩展寿命不够准确,可能导致部分抽油杆还未达到临界裂纹扩展寿命就发生断裂.     

含圆形弹性夹杂的反平面问题

运用复变函数技术,求出了无限弹性平面含不同弹性材料的圆形夹杂,在反平面剪切和反平面集中力作用下,应力和位移场的封闭形式解,并由此得出相应的界面应力公式。     

一类奇异二阶边值问题的正解

讨论奇异二阶边值问题，设非线性项在原点和无究远处跨越相应奇异线性问题的第一特征值。利用变分方法证明了问题至少有一正解。     

一维六方准晶中界面裂纹与位错的交互作用

应用复变函数的方法,研究了一维六方准晶双材料中单个圆弧形夹杂界面裂纹与基体中螺型位错之间的交互作用问题,求得了该问题的封闭形式解.当界面裂纹消失时,所得的退化结果与已有文献一致.导出了位错在圆外无限大区域中的任意位置时,界面裂纹尖端应力强度因子的表达式.数值结果表明,随着位错距离界面裂纹的位置越来越远,裂纹尖端应力强度因子的值越来越小;随着界面裂纹开口角度的增大,裂纹尖端应力强度因子的值先增大后减小.     

带4k个周期裂纹的圆形孔口问题的精确分析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射研究了带4k个周期裂纹的圆形孔洞的平面弹性问题,给出了裂纹尖端应力强度因子的解析解,并由此模拟了具有对称四裂纹和对称八裂纹的圆形孔洞问题,以及共点周期裂纹和十字裂纹问题.     

压电材料中的反平面抛物线型裂纹问题

运用复变函数方法针对电可渗透性边界条件下受远场均布剪切应力和平面内电场作用下的无限大压电体中含有抛线型裂纹的相关断裂特性问题进行研究．首先,就求解压电材料中孔洞缺陷问题时采用的特殊形式的级数的有效性进行了证明,对于单个孔洞的特殊情况给出了其场解的表达式．然后,将抛物线型裂纹保形映照到单位圆,运用前述推导的形式解进行了求解,并给出了裂纹尖端处力学及其电场的强度因子．