光弹性五参数法确定Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹应力强度因子

在考虑远场非奇异应力σox、σoy、τ0 影响的基础上 ,建立了 - 混合型裂纹应力强度因子与等差线条纹上点的极坐标间的非线性方程 ,为通过该方程确定应力强度因子 ,将θ=0及θ=π/2两极轴与三等差线条纹交点的坐标先后代入方程 ,并利用差分法得到了一种光弹性法确定 - 混合型裂纹应力强度因子的五参数法。作为实例 ,本文测定了环氧树脂及聚碳酸脂在不同载荷、不同裂纹条件下的应力强度因子 ,并将所得结果与相应的理论计算值及三参数法的结果进行了比较 ,发现本文提出的五参数法确定 - 混合型裂纹应力强度因子的方法 ,充分反映了远场非奇异应力的影响 。

陶瓷相变对Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹增韧的理论分析

采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式,并通过计算机进行了数值计算。结果表明:相变对静止裂纹有负屏蔽效应,并随K_Ⅱ/K_Ⅰ的比值增大而增大;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外,还随K_Ⅱ/K_Ⅰ的比值增大而增大。说明相变对Ⅱ型裂纹的增韧作用比对Ⅰ型裂纹的增韧作用更显著。

Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹相变增韧分析

采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测 ,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明 :相变对静止裂纹有负屏蔽效应 ,并随KⅡ KⅠ 的比值增大而增大 ;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外 ,还随KⅡ KⅠ 的比值增大而减小。

以应变能释放率判据为基础的Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹相变增韧计算

以应变能释放率判据为基础,采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论计算,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式.结果表明:相变对静止裂纹有负屏蔽效应,并随KⅡ/KI的比值增大而增大;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外,还随KⅡ/KI的比值增大而减小.

四点弯曲Ⅰ—Ⅱ混合型裂纹断裂特性T应力影响分析

工程岩体大多处于复杂的应力环境中。由于岩体裂纹走向相对于荷载方向的随机性，岩体脆性断裂多数由于Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的产生，因此研究岩石Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹断裂有着非常重要的理论意义和工程价值。现行通用的适用于Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的断裂准则，如最大周向应力准则，即MTS（Maximum tangential stress criterion）准则，最小应变能密度准则，即SED（Minimum strain energy density criterion）准则，最大应变能释放准则，即G（Maximum energy release rate criterion）准则，均未考虑T应力的影响。本文通过理论分析，ABAQUS数值模拟，反对称四点弯曲实验研究三个方面探究T应力对裂纹起裂扩展到影响。

基于能量密度等效的Ⅰ-Ⅱ型裂纹K因子半解析模型

应力强度因子K是控制脆性断裂与疲劳裂纹扩展行为的重要力学量,历史上各类裂纹试样的K因子计算方法与公式都较复杂,所得到的KⅠ和KⅡ表达式为不同形式的回归式,公式的适用范围有限。针对含Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的试样,基于能量密度等效原理提出求解Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的K因子半解析模型,模型参数少,形式简单,普适性强,适用范围广。半解析模型预测的应力强度因子与文献结果和有限元结果吻合,该模型为脆性断裂与疲劳裂纹扩展行为相关研究提供了重要的理论基础。

复杂应力状态高强度钛合金断裂试验研究

Ti-6Al-2Sn-2Zr-3Mo-X为我国深海装备用新型高强度钛合金材料,准确掌握其在复杂应力状态下裂纹起裂扩展满足的力学条件及裂纹偏折规律,对于合理开展深海装备断裂力学评估,保障结构的服役安全性具有重要意义。开展基于紧凑拉伸剪切试样的Ti-6Al-2Sn-2Zr-3Mo-X材料Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹断裂特性试验研究,揭示不同拉伸-剪切应力组合状态下新型钛合金裂纹起裂扩展条件和偏折规律。试验结果与经典断裂准则理论对比表明:拉-剪复杂应力状态下,新型高强度钛合金材料裂纹尖端临界距离上的最大环向应力达到材料断裂应力时,裂纹沿最大环向应力对应方向起裂扩展,即该钛合金材料拉-剪复杂应力状态下的裂纹起裂扩展可由最大环向应力准则预测。