纳米磁流体动态散斑干涉场的奇异场分布

通过对由纳米磁流体运动引起的双扫描激光散斑干涉光场及其变化做拉盖尔-高斯滤波下的傅里叶变换,获得动态散斑干涉图对应的光学涡旋分布及变化特征。分析认为,光学涡旋分布及变化对应着由纳米磁微粒及其团族的运动所引起的动态散斑变化。当纳米磁微粒聚集到分散的过程中,动态激光散斑光场的奇异场分布发生相应变化,说明了磁流体运动过程对应涡旋密度有先大后小,再由小变大的两个变化;并且光学涡旋密度高,对应较小颗粒的散斑场,磁流体处于稳态的状况;光学涡旋密度低,对应较大颗粒的散斑场,对应着磁流体激烈的运动。研究结果体现了奇异场分布变化和纳米磁流体动后趋稳的过程存在对应关系。

不同材料界面边缘的应力奇异场

利用构造的应力函数,根据不同材料界面边缘的连接条件及自由边界条件求得了这类问题的应力奇异场.结果表明:不同材料界面边缘的应力奇异性与两种材料的材料常数有关,也与界面边缘的角度有关。

不同韧性金属扩展裂纹尖端Gao-Hwang奇异场的实验研究

用云纹法和光学空间滤波技术,测量了六种不同应变硬化指数(n)的铝和铜金属材料双边裂纹,单向拉伸试件的扩展裂纹尖端三维位移场.利用试验得到的位移场,分析了位移奇异性,并与G-H 理论解进行了比较.由试验的位移场数据确定了理论解中两个待定常数A 和ε_■,给出了Ⅰ型、平面应力、幂硬化材料,扩展裂纹尖端奇异场的比较形式.在理论与试验位移场相差±10%的误差范围内,确定了试验的G-H 奇异场主导区范围、形状,并对结果进行了分析.试验表明:扩展裂纹尖端存在[ln(A/r)]~■奇异主导区.在本试验应变硬化指数为n=3.5→14的六种材料范围内,这个主导区形状由蝶形发展到扁圆或圆形.G-H 奇异主导区的尺寸和形状与材料、试件几何尺寸、外载形式有关.在G-H 场内部存在着三维变形区,裂纹尖端断裂过程区在此三维变形区内.随着外载荷不断增加,裂尖三维变形区内将出现典型的韧性损伤现象:首先在晶界或二相夹杂处,出现孔洞,然后孔洞逐渐长大,汇合,导致宏观裂纹扩展.载荷比较低时,在G-H 场外边还将有弹性场存在,随着载荷增加,G-H 场也在向外扩大.

扩展裂纹尖端奇异场的实验研究

用云纹方法测量了 LY12-M 铝材,双边裂纹试件、扩展裂纹沿 x和y方向位移场u_x,u_y。实验的裂纹尖端奇异场与 GH 理论奇异场进行了比较。两者偏差在±10％范围内,得到实验的 GH 奇异场范围与形状。实验证明:扩展裂纹尖端场有(lnA/r)^(α+1)奇异主导区。该主导区形状由腰子形向扁圆、圆形过渡,接近裂纹扩展时形状不规则。在 GH 主导区内,裂纹尖端附近有一个三维贲形,材料损伤区。在该区内 GH 奇异性不存在。

橡胶类材料缺陷附近的应力奇异场分析

采用 Ｋｎｏｗｌｅｓ和 Ｓｔｅｒｎｂｅｒｇ的本构方程，应用分区法，对平面应变情况下橡胶类材 料典型缺陷一缺口附近的应力奇异场进行了大变形分析．推导得出了缺口附近大变形奇异 场的渐进方程，并对其进行了数值计算．给出了相应的曲线，揭示了橡胶类材料缺口附近 的应为奇异性与缺口角度的关系．

刚性夹杂角点处奇异场的数值分析及双夹杂间的相互影响

本文采用编制的有限元程序求解了无限大板中含有单个具有角点的刚性夹杂在无限远处均布外载作用下夹杂角点附近的位移场,并结合Inshikawa的工作,求得了相应的应力强度因子。在此基础上,着重分析了两个刚性夹杂间的相互作用,得到了双夹杂左右角点附近的K_(Ⅰ,Ⅱ)值随夹杂间距离改变而变化的规律。

压电材料切口奇异物理场计算

采用切口尖端奇性特征分析与有限元法相结合的思路,计算压电材料切口尖端的力学和电学奇异物理场.首先基于奇性渐近展开技巧,推演压电材料切口的奇性特征方程,引入插值矩阵法求解,获得切口尖端奇性渐近展开式的奇性指数、特征角函数及其导数.再根据有限元法的位移和电势计算结果较应力和电位移高一阶精度的特点,利用稀疏有限元网格,计算出切口附近的位移和电势,代入切口尖端物理场渐近展开式,求出幅值系数.根据计算出的幅值系数、奇性指数、特征角函数及其导数,重构出切口尖端附近的奇异应力场和电位移场,继而计算出切口的应力强度因子和电位移强度因子.本文提出半解析方法,基于有限元稀疏网格计算结果,利用较小的计算量,获得较高精度的奇异物理场.该方法无须对有限元法的插值函数进行改造,适合嵌入商业有限元软件,直接用于工程压电材料结构安全分析.

不同韧性材料扩展裂纹尖端GH奇异场(英文)

用云纹法和光学空间滤波技术测量了双边裂纹单向拉伸的４种不同硬化指数铝 试件扩展裂纹尖端三维位移场；分析了位移奇异性；与ＧＨ理论解进行了比较。给出了 Ｉ型、平面应力、幂硬化材料扩展裂纹尖端奇异场比较的形式。证明和确定了试验的 ＧＨ奇异场主导区的存在及其范围和形状。ＧＨ主导区的尺寸和形状与材料特性、试件 几何尺寸和外载形式有关。在ＧＨ场内裂纹尖端附近有三维变形损伤区，该区内不是ＧＨ 奇异性．紧靠裂纹尖端有一个断裂过程区。随着外载荷增加将随机地出现孔洞并导致裂 纹扩展。

三维裂纹裂尖场的高阶项

现实中的裂纹一般都属于三维裂纹。绝大多数关于三维裂纹的研究通常只关心裂尖场的奇异项及应力强度因子,而不涉及其高阶项。然而,在疲劳以及小裂纹等问题中,高阶项的影响一般是不能忽略的。针对三维椭圆裂纹,通过特定的坐标转换,得到了沿椭圆长、短轴方向的应力分布及其高阶项,并依据该高阶项,提出了三维裂纹问题的应力强度因子数值外插法,通过有限元分析,证实了所提出的外插法的有效性。

幂率型非线性粘弹性裂纹尖端场

研究幂率型非线性粘弹性裂纹尖端场 .为了推导的需要 ,首先列出了幂率型硬化材料的HRR奇异场和高阶渐近场 .论证了它们实质上是各向同性、不可压缩、幂率型、非线性弹性裂纹尖端场 .回顾了求解非线性粘弹性问题的弹性回复对应原理之后 ,给出了在第一类边界条件下求解幂率型非线性粘弹性材料裂纹问题的对应原理 .得到了幂率型非线性粘弹性材料 ,特别是改性聚丙稀的裂纹尖端应力、应变和位移场的解答 .

局部弹性能密度场与弹塑性断裂

分析表明 ,高约束场的裂纹尖端前方某个扇形域是一个以弹性变形为主的弹塑性区 ,试件约束的下降就是此区内弹性能比重的相对下降 。

压电材料V型切口端部电弹性场研究

通过广义Hellinger-Reissner变分原理导出了一个环绕V型切口端部邻域的超级奇异单元,并将其与全域压电杂交元结合,建立了一种新型数值求解压电材料切口端部奇异电弹性场的杂交元模型.为了验证该模型的有效性,以含V型切口的三点弯曲试件为例,首先用杂交元数值模型计算了切口端部的广义应力强度因子及其延长向上的应变分布,然后与用云纹干涉实验法测定的相应实验结果相比较,比较结果表明:两者吻合良好.

非线性粘弹性理论及其应用研究进展

评述了近年来关于非线性粘弹性理论及其应用的研究进展.着重介绍分数指数模型的松弛模量和蠕变柔量、非 线性粘弹性本构关系、求解非线性粘弹性问题的弹性回复对应原理、弹性回复对应原理在断裂力学中的应用、非匀质粘 弹性材料的连续介质微观力学等的研究概况,展望了该研究的应用前景.

基于ANSYS的V型切口模型应力强度因子计算

基于ANSYS有限元软件,给出了含有切口尖端应力奇异场模型的有限元建模和分析方法,利用有限元模型的分析结果,分别采用多种方法,计算和分析了V型切口平面模型的切口参数对其应力强度因子的影响,并对所采用的不同方法进行了对比和讨论。结果表明,当利用预制切口对材料进行拉伸断裂的机械加工时,应尽可能加大预制切口的长度和减小切口的张角。

焦散线形成机理的几何分析

本文在论证形成焦散线解析条件的基础上,用微分几何理论导出裂纹尖端附近奇异场形成焦散线的几何条件,分析了奇异场变形曲面在光学映射过程中的几何关系与基本特性,从而从几何上更深入更形象地阐明焦散线的形成机理。

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 。

地质轴压裂纹倾角应力强度因子的光弹性实验研究

岩爆是采矿和隧道开挖等地下工程的一大地质灾害,并且具有猛烈和瞬发的特性,其复杂的机理已经成为众多工程师和研究人员的研究课题,同时在工程中具有很深远的意义。该文通过将光弹性实验的方法和断裂力学相结合,讨论了岩体内裂纹角度变化对裂纹尖端应力强度因子的影响,同时分析了对远场应力的影响。

矿山景观故事三则

山西宁武县西南20公里处有一壮丽的山峰,峰名摩天岭,岭上森林茂密,山势俊秀,昂首望岭使人有一种神秘莫测的感觉。这座山岭的东侧有一燃烧不止的千年火山、山岭的西侧为一寒气逼人的万年冰洞。据考证,这处千年“火山”是因地下煤层自燃而成,此“火”常年不熄,每逢雨雪,火势更旺,素有“鸾桥烽烟”之称,为宁武十景之一;