半无限横观各向同性体中共面双裂纹边界元分析

基于双横观各向同性材料基本解的对偶边界元方法,分析了半无限横观各向同性材料中两条共面裂纹的相互作用问题。裂纹面上分别作用着法向和切向两种均布荷载,材料的各向同性面及裂纹面平行于半无限域自由面。数值计算得到了该类裂纹的应力强度因子(SIF)值和两条共面裂纹相互作用的SIF值影响系数。根据数值结果分析了自由面对该类裂纹SIF值的影响,以及裂纹间距与形状、自由面对SIF值影响系数的影响。结果表明,自由面对作用法向力时的该类裂纹SIF值有明显的影响,裂纹间距与形状对SIF值影响系数影响较大,但自由面对SIF值影响系数基本无影响。

非共面双裂纹合并规律的试验研究

设计了疲劳载荷作用下的非共面双裂纹在不同相对位置时的扩展试验,进而研究双裂纹的合并规律。试验结果表明,2裂纹因其垂直间距h和裂纹长度2a的不同,表现出2种不同的裂纹合并方式。在2裂纹重叠之前,若2相邻裂纹尖端的塑性区连接,则发生第Ⅰ种形式的裂纹合并方式;在2裂纹发生重叠之后,当h/(2a)满足一定条件时,发生第Ⅱ种形式的裂纹合并方式,且2a应以2裂纹的平均长度作为标准;在h/(2a)较大时,裂纹扩展路径发生转向但不发生合并。因此,对于不同的情况应采用不同的裂纹合并准则。无论2裂纹以何种形式相互作用,其裂纹扩展路径发生弯曲的角度都与h/(2a)成反比。