磁电弹性材料中圆弧形裂纹的反平面断裂问题

利用广义复变函数理论和保角映射技术,研究磁电弹性复合材料中圆弧形裂纹在无穷远处受到沿磁电极化方向的磁/电载荷和反平面机械载荷的共同作用下的反平面问题,给出应力场及位移场的精确解析解,并获得在磁电全非渗透及全渗透边界条件下圆弧裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解。基于数值解进行数值分析,由数值结果表明:控制圆弧形裂纹半弦长与弓高比值的减少,可以提高材料的可靠性能;在两种边界条件下,机械载荷的不断增加最终会促进裂纹的扩展;在磁电全渗透边界条件下,裂纹扩展不受磁/电载荷的影响,但与材料常数和机械载荷的大小水平有关;在磁电全非渗透边界条件下,正(负)磁/电载荷的增加会阻碍裂纹扩展。

十次对称二维准晶中的圆弧形裂纹

采用复变函数法研究了在远场承受均布声子场机械载荷作用下十次对称二维准晶中穿透周期轴的一个圆弧形裂纹。推导了表征声子场和相位子场的4个复应力函数的解析表达式,并由复应力函数获得了两个裂尖处声子场和相位子场应力强度因子、裂面张开位移以及能量释放率的表达式。

含三维圆弧形裂纹圆盘应力强度因子分布及起裂规律

圆盘试件径向受载作用下,其起裂点沿着厚度方向裂纹并非呈简单的直线形式,有必要对含有三维构型的裂纹进行分析.应用三维断裂分析软件FRANC3D对假定具有不同形状的三维圆弧形裂纹圆盘试件的应力强度因子进行了数值计算.结果表明,圆弧形裂纹前缘的应力强度因子值与裂纹圆心角γ和无量纲裂纹长度α有关,给出了含有圆弧形裂纹圆盘试件的三维应力强度因子分布规律,并基于I型断裂准则对试件的起裂点进行了分析,有助于进一步认识圆盘试件的起裂和扩展规律.

圆弧形穿透裂纹应力强度因子的仿真研究

根据复合型裂纹应力强度因子解析计算方法对不同的裂纹尺寸、荷载大小对应力强度因子的影响进行仿真研究,得到了不同情况下的应力强度因子.给出了I、II复合型裂纹应力强度因子随裂纹尺寸深度变化的情况,并对这两种情况下的应力强度因子进行了比较.

磁电弹性体中螺型位错与圆弧裂纹的相互作用

基于广义复变函数理论和保角映射技术,研究了磁电弹性体中具有穿透型的圆弧形裂纹和螺型位错的相互作用.为讨论磁电弹性体中裂纹尖端的位错、位错屏蔽效应和裂纹屏蔽效应,推导得到了力-电-磁场的场强度因子和作用在位错上的像力.当圆弧形裂纹退化为Griffith裂纹时,导出了应力和位移的显式解析表达式.利用解析解并结合数值算例,分析了磁电弹性材料中圆弧形裂纹和螺型位错的相互作用对场强度因子、位错力的影响.结果表明:圆弧形裂纹尖端到位错点的距离,以及它们连线与x_(1)轴正半轴所形成夹角的不断增大会引起场强因子屏蔽效应的降低,即位错对裂纹具有屏蔽作用;位错对圆弧形裂纹产生的影响比直线裂纹的影响更为明显;作用在位错上的像力会受到圆弧形裂纹表面状况的影响;螺型位错能降低圆弧形裂纹尖端的应力强度因子,且屏蔽效应随夹角的增加而迅速减弱,随位错点到裂尖的距离与圆弧形裂纹半弦长比值的增大,螺型位错对裂纹的屏蔽效应会加强.