一维六方压电准晶狭长体中双半无限共线裂纹问题的D-B模型

基于解析函数理论与保角映射方法,通过构造一维六方压电准晶狭长体中双半无限共线裂纹问题的D-B(Dugdale-Barenblatt)模型,研究了一维六方压电准晶狭长体中双半无限共线裂纹的弹塑性断裂力学问题,得到了塑性区尺寸及场强度因子的解析解,推广了材料中裂纹问题的已有结果,扩大了准晶压电材料弹塑性断裂力学问题的研究范围。

一维六方准晶双材料界面共线裂纹的反平面问题

基于复变函数理论,利用Schwarz解析延拓原理,研究一维六方准晶双材料界面共线裂纹的反平面问题,获得了几个典型问题及相应应力强度因子的封闭解.结果表明,当趋于裂纹尖端路径选在双材料界面上时,双材料界面裂纹应力强度因子大小与材料参数无关,仅与裂纹尺寸及裂纹所受外载荷大小有关且成正比,即应力强度因子随着裂纹尺寸和外载荷的增大而增大.

一维六方压电准晶双材料界面共线裂纹问题

利用复变函数理论中的解析延拓、奇性主部分析和推广的Liouville定理,求解了一维六方压电准晶双材料在集中载荷作用下界面共线裂纹反平面弹性问题.导出了含有一条和两条有限长界面裂纹的封闭解,同时给出了裂纹尖端场强度因子(包含声子场和相位子场应力强度因子和电位移强度因子)的表达式.数值算例分析了外荷载与耦合系数之比对裂纹尖端场强度因子变化规律的影响.从数值结果中可以看出,当裂纹长度增加时,裂纹尖端场强度因子随之增加;应力强度因子随双材料耦合系数之比的增大而增大,电位移强度因子几乎不变;不同载荷作用下,裂纹尖端场强度因子随着裂纹长度改变时的变化趋势也不尽相同.研究结果可为压电准晶双材料的设计和制备提供一定的理论参考.

一维六方压电准晶双材料界面共线裂纹的反平面断裂问题

目的研究一维六方压电准晶双材料界面共线裂纹的反平面断裂问题。方法利用复变函数理论中的解析延拓、奇性主部分析和推广的Liouville定理,在电渗透边界条件下研究。结果给出了1条界面裂纹受4种不同外载荷作用及2条等长界面裂纹受无穷远均匀载荷作用等几个典型问题的解析解。同时导出了相应问题场强度因子(声子场、相位子场应力强度因子和电位移强度因子)的解析表达式。结论理论结果表明:当趋于裂纹尖端路径选在双材料界面上时,场强度因子大小与材料弹性常数无关,仅与裂纹尺寸及裂纹所受外载荷大小有关且成正比,即随着裂纹尺寸和外载荷的增大,场强度因子随之增大。

一维六方准晶狭长体中共线裂纹问题的精确解

利用复变方法,通过引入适当的保角映射,研究了一维六方准晶狭长体中双半无限共线裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的精确解.在极限情形下,可以还原为若干已有的结果.

压剪应力作用下共线裂纹的强度判定

通过观察大量模型试验现象，对共线裂纹的破坏机制加以分析，并由此建立共线裂纹破坏的强度准则，试验结果与理论计算吻合良好。

具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了具有不对称共线裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,求得在裂纹尖端的应力强度因子.在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且给出带双对称裂纹的圆形孔口在裂纹尖端的应力强度因子.

共线裂纹弹塑性双参数断裂分析

用弹塑性双参数断裂理论分析共线双裂纹之间的干涉效应。计算不同裂纹尺寸与不同裂纹间距情况下主裂纹断裂驱动力J积分和约束参数A2。结果表明,随着载荷的增加,次裂纹对主裂纹的弹塑性干涉效应明显大于线弹性干涉效应,并且干涉效应随着裂纹间距的减小或次裂纹长度的增加而相应增大。当载荷比较大时,次裂纹的存在对主裂纹尖端的约束水平也有影响,裂纹尖端约束水平随着裂纹间距的减小或次裂纹长度的增加而相应增大。在采用工程简化方法对多裂纹问题进行断裂评定时,应该考虑次裂纹对主裂纹J积分和约束水平的影响。

被周期共线裂纹削弱的各向异性弹性平面的第一基本问题

应用复变函数方法,讨论被周期共线裂纹削弱且在裂纹两边作用有周期边界载荷的各向异性无限弹性平面的第一基本问题.该问题曾为Cai[Eng Fracture Mech,1993,46(1):133-142]讨论,然而,解法及其过程不完善,使其结果不正确.文中给出正确的解法和解答.

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。

在压缩荷载下含共线裂纹岩石断裂破坏的实验研究

通过压缩实验,对作者以前提出的共线裂纹岩石在压缩荷载下的破坏准则进行了实验研究。以砂岩为研究材料,实验探讨了在压缩载荷下,共线裂纹体的破坏情况。实验主要研究了裂纹间距、裂纹倾角、侧压力对试件压缩强度的影响,并实验研究了裂纹表面摩擦力对试件抗压强度的影响。结果表明,裂纹间距、裂纹的倾角、裂纹表面的摩擦力及其所承受的侧压力对试件的抗压强度都有很大的影响。实验结果与作者提出的共线裂纹在压缩载荷下的扩展准则的计算结果基本吻合,表明该准则是确实可行的。

带有两个非共线裂纹载流薄板的温度场

对于带有两个非共线直线裂纹的无限大载流薄板,当在无穷远处通入均布电流时,由于在裂纹尖端出现绕流和焦耳热集中效应,使裂纹尖端熔化形成焊口,而达到止裂的目的。寻找电流密度与裂纹尖端处热源功率之间的关系,板内温度场的分布状态、裂纹前缘温度值等等,是推广应用电磁热效应对导电体实施裂纹止裂的关键问题。文中采用“伪电流”和“伪热流”的方法,分别得到通电后域内的电流密度分布及温度分布,给出上述问题的解析解,并给出算例。

共线裂纹体尺寸对应力强度因子的影响

本文在文献[1]的基础之上,用文献[2]中提出的奇异准谐调元,进一步对二维裂纹体几何尺寸对一对共线裂纹应力强度因子的影响进行了大量的数值计算和研究,给出了计算表格、拟合曲线以及经验公式,定量地分析了裂纹体几何尺寸对共线裂纹应力强度因子的影响。为工程中的裂纹体的脆性断裂分析与评定,提供了必要的计算依据。

热应力下功能梯度条共线裂纹断裂问题分析

为了探讨温度变化对含裂纹的功能梯度材料(FGM)的影响,本文研究了含有两个共线裂纹的功能梯度条的I-型热应力断裂问题。对于稳态热应力下的功能梯度条应用分层方法进行分析,使得不同函数形式表示热机械属性变化下的断裂力学问题能够得到解析解。应用Lobatto-Chebyshev数值方法求得两个裂纹裂尖的热应力强度因子(TSIF)。通过一些算例研究材料热力属性、功能梯度条自由表面温度变化及裂纹几何参数变化对TSIF的影响,特别是对两裂纹间交互对热应力强度因子的影响进行了探讨。结果表明:用不同函数形式描述热机械属性对含有两个裂纹的功能梯度条TSIF有显著影响,该结果可为设计极端温度条件下使用的FGM提供参考。

含夹杂超导体中共线裂纹的相互作用

建立一个含有圆形夹杂和纵向贯穿共线裂纹的YBCO超导平板模型,在外加磁场产生洛伦兹力的作用下,研究含有夹杂的YBCO超导体中两个共线裂纹的相互作用,采用Bean模型描述超导体的电磁行为.通过确定裂纹尖端的应力强度因子(SIFs)并进行相关的磁弹性应力分析.结果表明外磁场大小、粘性磁通量流速v_(0)夹杂物的大小、裂纹长度、夹杂半径以及夹杂与基体杨氏模量之比对应力强度因子都有影响.

拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用

为研究天然煤岩体中的裂纹相互作用规律,采用Kachanov法,推导了拉剪不等长共线裂纹和单轴受压滑动闭合裂纹的应力强度因子表达式,分析了裂纹长度,裂纹间距和倾角等几何参数对共线裂纹相互作用的影响.研究结果表明:当裂纹间距增大到一条裂纹长度时,该裂纹对另一裂纹的应力强度因子几乎不产生影响;当小裂纹长度小于裂纹间距时,其对大裂纹的起裂基本无影响;当大裂纹长度大于裂纹间距时,开始影响小裂纹的起裂.

压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端的场强度因子和机械应变能释放率的解析解.在极限情形下,该解析解可给出具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹等构型的相应结果.基于该解析解,通过数值算例讨论了具有不对称共线裂纹圆形孔口的裂纹长度以及半径对机械应变能释放率的影响规律,得到一些重要结论.

层状磁电复合材料界面共线裂纹平面问题分析

本文研究了面内电磁势载荷作用下双层压电压磁复合材料中共线界面裂纹问题.考虑了压电材料的导磁性质和压磁材料的介电性质,引入了界面电位移和磁感强度的连续性条件.利用Fourier变换得到一组第二类Cauchy型奇异积分方程.进一步导出了相应问题的应力强度因子、电位移强度因子和磁感强度强度因子的表达式,给出了应力强度因子的数值结果.结果表明电磁载荷会导致界面裂纹尖端I、II混合型应力奇异性,同时还伴随着电位移和磁感强度的奇异性.比较了双裂纹左右端的应力强度因子,发现在面内极化方向上施加面内磁势载荷时共线裂纹内侧尖端区域的两个法向应力场发生互相干涉增强.

有限平板共线裂纹断裂过程的数值模拟和实验研究

采用有限元数值模拟和光弹实验方法分析了各向同性材料共线多裂纹应力场及其强度参量.建立了有限弹性平板内三条共线裂纹计算模型,应用ABAQUS软件的VCCT方法分析计算各向同性材料共线裂纹的裂纹尖端的应力场、应变场分布规律及应力强度因子.并通过光弹实验实测了6061铝板共线裂纹试件的裂纹尖端的应力强度因子.研究结果表明,实验和数值模拟所得的应力云图相似,应力强度因子值基本一致,验证了提出的应力强度因子计算模型的有效性.

基于最大张口位移计算多条共线裂纹应力强度因子的方法研究

提出一种多裂纹应力强度因子计算的新方法。该方法是利用裂纹的最大张口位移量来确定多裂纹尖端的应力强度因子。首先基于单条穿透裂纹的张口位移与应力强度因子的解析解,推导出二者之间的对应解析关系,然后通过考虑双条共线穿透裂纹的板宽效应、裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出各种修正系数的变化曲线,进而确定双裂纹情况下裂纹尖端应力强度因子与裂纹最大张口位移之间的函数关系,最后利用复合法的思想,确定多裂纹与双裂纹修正系数之间的对应关系,进一步确定多裂纹的应力强度因子的计算方法。