压剪载荷作用下界面裂纹尖端场的研究

建立了弹性-幂律蠕变双材料界面裂纹准静态扩展的力学模型,求得了裂纹尖端应力、应变和位移场分离变量形式的解及其数值结果;讨论了材料性能参数对裂纹尖端场的影响;计算和分析了界面裂纹的摩擦效应,并且得出了给定条件下裂尖场的轮廓图形.

压剪载荷作用下TB6钛合金的动态力学性能

钛合金以其轻质高强的优异力学性能被广泛应用于航空航天领域。使用Instron万能材料试验机和分离式霍普金森压杆,对TB6钛合金进行准静态和动态力学性能实验,得到了压缩、拉伸和压剪载荷作用下TB6钛合金的准静态和动态应力-应变曲线,构建了单轴压缩和纯剪切两种应力状态下的Johnson-Cook动态本构模型。结果表明,TB6钛合金的屈服应力表现出明显的拉压不对称性、应变率强化和热软化效应。使用拉压不对称因子,修正了von Mises屈服准则,修正的屈服准则可很好地预测TB6钛合金的准静态和动态屈服行为。

压剪联合载荷作用下复合材料壁板屈曲及后屈曲性能计算与优化方法研究

复合材料壁板被广泛用于航空航天结构,在外部复杂工况下壁板通常会受到面内压剪载荷的联合作用,其屈曲及后屈曲响应直接影响此类结构的极限承载能力。为此,基于改进的Koiter摄动理论,提出一种能够快速精确地开展复合材料壁板非线性屈曲分析的摄动有限元降阶方法,然后计算获得壁板的屈曲/后屈曲性能指标,即非线性屈曲载荷、后屈曲承载刚度以及承载刚度残余系数,最后将摄动降阶方法嵌套到复合材料铺层优化的分析流程中,获得压剪联合载荷下各种屈曲/后屈曲性能指标的最优铺层信息。数值算例验证了所提出方法的高效性和有效性。

压剪复合载荷下煤岩蠕变力学特性及声发射特征

矿柱轴向与最大主应力方向呈一定夹角分布时,常受到压缩载荷和剪切载荷的共同作用,其力学行为与纯受压矿柱存在显著差异。采用改进的压剪复合加载系统分析了煤岩在压剪复合载荷共同作用下的蠕变力学特性变化规律,结合声发射技术,探究了煤岩微裂纹演化规律和声发射能量特征,总结了不同加载倾角下煤岩力学性能损伤机制。结果表明:随着加载倾角的增加,煤岩峰值强度、蠕变试验总时长、蠕变破坏应力和长期强度总体呈逐渐减小的特征,但蠕变破坏应力和长期强度与峰值强度的比值随倾角变化甚微;煤岩破裂模式由张拉破坏(θ=0°)向剪切破坏(θ=5°,10°和15°)转变;累计声发射能量与其长期强度具有高度相关性,煤柱长期强度越低,其累计声发射能量越小,说明剪切应力分量可使裂纹在较低的能量吸收下扩展;煤岩内部微裂纹的萌生和扩展以及矿物颗粒间摩擦阻力的衰减是导致试样破坏的重要因素。研究结果可为受剪矿柱长期稳定性评估提供重要的理论依据.

复杂加载状态下的剪切本构关系

脆性材料的内部通常含有大量随机分布的微细观缺陷,在受到外部载荷作用时,材料会表现出相当复杂的力学响应。当内部微裂纹受到压剪载荷作用时,裂纹面之间可能会发生相对滑动,它与材料的损伤过程相互影响,表现为非线性应力应变关系等行为。可以从研究一个简单的含一条裂纹的单元体开始,令其承受双轴压力和剪力,利用弹性力学理论中的复变函数解法,考虑到裂纹面间的摩擦力,计算出单元体边界及裂纹所在平面上各点的位移,通过某种平均化方法,可以得到单元体的基体剪应变和总体剪应变,再根据弹性剪切本构关系,进一步得到单元体在该加载条件下的弹性剪切损伤本构方程,同时得到剪切损伤变量的细观描述形式。计算结果表明,2个方向上的压力大小均对材料的剪切损伤和剪切模量产生一定程度的影响。

Reliability analysis of laminated composite under compression and shear loads

Carrying on a series of compression and shear tests by a large number of specimens, reliabilities of T300/QY8911 laminated composite were studied when dispersibility models were described. The results show that the stress is linearly dependent on the strain and the damage modes of specimens are brittle fracture for both kinds of tests. Dispersibility models of compression and shear strength are expressed as Re-N（415.39, 6 586.36） and Rs-ln（5.071 8, 0.155 3）, respectively. When normal and lognormal distributions were used to describe the dispersibility models of compression and shear strength, and the compression or shear load follows the normal distribution, the almost same failure probability can be obtained from different reliability analysis methods.