角度非均匀连续介质材料反平面V形切口应力奇性分析

由于角度非均匀连续介质材料本构关系的复杂性,即材料参数随角度坐标连续变化,致使V形切口的奇性特征分析的控制方程是一组非线性、变系数的常微分方程组,数学上面临求解的困难。论文运用微分求积法(DQM)计算角度非均匀连续介质材料反平面V形切口端部应力奇性指数,首先基于弹性力学理论,将切口端部应力奇性指数的计算转化为常微分方程组的特征值问题,再由DQM理论将常微分方程组的特征值问题转化为一组标准型广义代数方程的特征值问题,最后正交三角分解(QR)法可一次性计算出角度非均匀连续介质材料反平面V形切口端部应力奇性指数及其特征角函数。数值计算结果表明,DQM计算值与已有文献计算结果完全一致,证明了DQM分析角度非均匀连续介质材料反平面V形切口应力奇性的可行性和精确性。

微分求积法计算双材料反平面V形切口应力奇性指数

首次将微分求积法应用到工程断裂力学的研究领域,运用该方法计算了双材料反平面V形切口端部区域的应力奇性指数。首先基于弹性力学理论,将反平面V形切口端部应力奇性指数的计算转化为常微分方程组的特征值问题,再由微分求积法理论将常微分方程组的特征值问题转化为标准型广义代数方程组的特征值问题,由QR法可一次性计算出双材料反平面V形切口端部应力奇性指数及其相应的特征角函数。数值计算结果表明:随着区间离散单元数n的加倍增加,不同材料组合的反平面V形切口应力奇性指数的微分求积法计算值加速收敛,当n≥16时,本文计算值与精确解有5位有效数字相同,证明了采用微分求积法计算双材料反平面V形切口应力奇性指数的有效性和精确性。

反平面V形切口塑性应力奇异性分析

论文提出了用插值矩阵法计算幂硬化塑性材料反平面V形切口和裂纹尖端区域的应力奇异性.首先在切口和裂纹尖端区域采用自尖端径向度量的渐近位移场假设,将其代入塑性全量理论的基本微分方程后,推导出包含应力奇异性特征指数和特征角函数的非线性常微分方程特征值问题.然后采用插值矩阵法迭代求解导出的控制方程,得到一般的塑性材料反平面V形切口和裂纹的前若干阶应力奇异阶和相应的特征角函数,该法的重要优点是以上求解的特征角函数和它们各阶导函数具有同阶精度,并且一次性地求出前若干阶特征对.同时,插值矩阵法计算量小,易于和其他方法联合使用,这些优点在后续求解尖端区域完全应力场非常优越.论文方法的计算结果与现有结果对照,发现吻合良好,表明了论文方法的有效性.