一维六方压电准晶双材料椭圆孔边不对称裂纹断裂行为

基于一维六方压电准晶理论,利用复变函数方法研究了一维六方压电准晶双材料椭圆孔边不对称裂纹的反平面问题。利用保角变换将椭圆孔孔边裂纹问题转化为直裂纹问题,结合Stroh公式求解得到电不可通和电可通两种条件下场强度因子和能量释放率的解析表达式。数值算例结果显示:一维六方压电准晶双材料界面Griffith裂纹比椭圆孔边裂纹更易促进裂纹扩展;考虑相位子场可使能量释放率变化更显著,表明压电准晶材料相比压电材料更脆。此研究可为压电准晶元件的设计和制备提供理论依据。

磁电弹性材料含纳米尺度唇口次生两不对称裂纹的反平面问题

基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论和磁电弹性(MEE)理论,利用解析函数的保角映射技术,研究了反平面机械载荷和面内电磁载荷作用下,MEE材料中含有纳米尺度唇口次生两不对称裂纹的断裂行为,给出了缺陷(裂纹和唇口孔)周围广义MEE应力场和裂纹尖端MEE场强度因子以及能量释放率的解析解.在特殊条件下,所得结果退化为已有结果或者给出新的结果.数值算例揭示了缺陷表面效应对裂纹尖端MEE场强度因子的影响与纳米圆孔半径、唇口孔的大小、唇口次生裂纹大小,以及外加的机-电-磁载荷有关,也揭示了考虑表面效应时,无量纲能量释放率随唇口宽度、无穷远处机械载荷、电载荷和磁载荷的变化而变化.

一维六方准晶中椭圆孔边不对称裂纹问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究一维六方准晶中椭圆孔边带不对称裂纹的反平面剪切问题,给出Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中带裂纹的圆形孔口问题,两垂直裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子.

均布载荷作用下Ⅲ型非对称裂纹动态扩展问题

为了研究均布载荷作用下的Ⅲ型非对称裂纹动态扩展问题,利用复变函数论方法,根据正交异性体弹性动力学反平面问题运动方程的相应关系,采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,后一问题可以用通常的Muskhel-ishvili方法求解,并求得了应力、位移和动态应力强度因子解析解。利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。这些解在断裂动力学以及弹性动力学、静力学问题当中具有重要的应用价值和理论意义。

含直对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射

利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了含直线型对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射问题。通过求解对偶积分方程,得到声子场、相位子场应力、位移及电场电位移分量的解析解。定义了裂纹尖端应力强度因子及电位移强度因子,给出了电非渗透性条件下应力强度因子及电位移强度因子的解析解。此研究结果对压电准晶材料的工程应用有一定的理论价值。

含循环对称裂纹的一维六方准晶的平面应变第一基本问题

研究了一维六方准晶周期平面含循环对称裂纹的平面应变第一基本问题。运用复变函数方法把弹性平衡的求解归结为求解唯一可解的积分方程。利用问题的循环对称性,引入保角映射,简化积分方程求解。该问题的求解为推广经典的平面弹性复变方法解决新型(复合)材料的弹性问题提供一种新思路。

部分边界受力情形下椭圆孔边双对称裂纹问题的解析研究

通过引入新保角变换函数,利用复变函数解法和函数论方法研究了椭圆孔边双对称裂纹孔边受到均布内压而裂纹表面自由情形下的弹性缺陷问题,得到了复应力函数和应力强度因子的精确表达式,并给出了缺陷处断裂判据.所得结果不仅可退化为圆孔边双对称裂纹在孔边受到均布内压而裂纹面自由情形下的解析解,而且可退化为椭圆孔和圆孔带双对称裂纹内表面整个边界受均匀内压的结果.

中心区域受均布载荷的轴对称裂纹扩展问题

针对复合材料的圆盘状裂纹面中心区域受均布载荷作用下的轴对称性扩展问题,采用复变函数论方法和自相似方法,对任意自相似指数的断裂动力学方程进行了自相似求解,导出了解析解的一般表示.应用该法可将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并可简单地得到问题的闭合解.利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.

椭圆孔边两不对称裂纹问题的复变函数解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,分析了不对称椭圆孔边裂纹问题,给出了裂纹尖端I型与II型问题应力强度因子的解析解.并由此模拟出了经典的Griffith裂纹、不对称十字裂纹,T型裂纹问题,所得结果与经典结果完全一致。这些解在科学及工程断裂中有着潜在的应用价值。

带不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子.在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得带对称双裂纹的圆形孔口问题、带单裂纹的圆形孔口问题在裂纹尖端处的Ⅲ型应力强度因子.

局部自增强厚壁筒中非对称裂纹的应力强度因子

虽然已有许多文献给出了厚壁筒多条裂纹应力强度因子的计算方法和计算公式 ,但还没有见到关于局部自增强厚壁圆筒中压缩残余应力引起的多条非对称裂纹应力强度因子的文献发表 .本文推导了用权函数法计算这种裂纹的应力强度因子的计算公式 .借助于已经发表的其它载荷情况下的有限元结果 ,对一个大的裂纹几何参数根据权函数公式计算了其应力强度因子 ,可供从事这方面工作的工程技术人员参考 .

拉伸工字型截面管中心对称裂纹应力强度因子

异型管作为建筑,化工等领域的基本构件,其安全性一直以来是人们的关注焦点,而大多数异型管的破坏源于裂纹。应力强度因子作为研究断裂的基本参数,其计算方法的研究具有重要意义。以工字型截面管中心对称裂纹为例,运用J2积分以及梁的变形理论,构建其在拉伸载荷作用下的应力强度因子。

一维六方压电准晶中具有双对称分支裂纹的断裂问题

研究一维六方压电准晶体中具有两条对称分支裂纹的断裂问题,利用复变函数方法分析得出双对称分支裂纹的应力场、电位移场和能量释放率的解析形式,分析讨论双对称分支裂纹尖端场强度因子受分支裂纹偏折角和裂纹长度的影响。经过研究得出:当0 <λπ<π/2时,随着裂纹偏折角的增大,主支裂纹尖端的无量纲应力强度因子逐渐减小;随着主支裂纹长度的增加,主支裂纹尖端的无量纲应力强度因子增加;随着分支裂纹长度的增加,主支裂纹尖端的无量纲应力强度因子增加。

一维六方准晶中具有不对称裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中具有不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的解析解,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中具有对称裂纹的圆形孔口问题,带裂纹的圆形孔口问题在裂纹尖端的应力强度因子解析解.仅声子场而言,所得结果与经典弹性的结果完全一致.

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.

压电复合材料中圆孔边Ⅲ型非对称裂纹的场强度因子

研究了压电复合材料中圆孔边4个非对称裂纹在远处受面内电载荷和面外力载荷共同作用下的断裂行为。利用复变函数方法和新映射函数将问题转化为Cauchy积分方程组。通过求解Cauchy积分方程组,得到了电非渗透型和电渗透型两种边界条件下裂纹尖端电弹性场和场强度因子的解析解。所得结果不仅可退化为已有解,而且可模拟出若干新的缺陷构型,如压电复合材料中圆孔边三裂纹、半无限压电复合材料中半圆孔边单裂纹及半无限压电体中边界裂纹。将所得结果与有限元结果进行比较,吻合很好,证实了文中方法的正确性和有效性。数值算例分析了缺陷的几何参数对场强度因子的影响规律。

压电材料中两个非对称平行裂纹的基本解

采用Schmidt方法分析压电材料中非对称平行的双可导通裂纹的断裂性能.利用Fourier变换使问题的求解转换为求解两对以裂纹面位移之差为未知变量的对偶积分方程.为了求解对偶积分方程,直接把裂纹面位移差函数展开成Jacobi多项式形式.最终得到了裂纹的应力强度因子与电位移强度因子之间的关系.数值结果表明,应力强度因子和电位移强度因子与裂纹间的距离、裂纹的几何尺寸有关;与不可导通裂纹有关结果相比,可导通裂纹的电位移强度因子远小于相应问题不可导通裂纹的电位移强度因子.同时可以发现裂纹间的“屏蔽”效应也在压电材料中出现.

承受单向静拉应力的有限宽板双边对称裂纹尖端I_1/σ_(mises)的分布函数

采用线弹性有限元方法分析了承受单向静拉应力的有限宽板双边对称裂纹尖端的Mises应力和应力第一不变量I1的分布特性及其影响因素,在此基础上建立了裂纹尖端I1/σmises的分布函数,该函数仅与泊松比和裂纹长度相关,与板厚、弹性模量和加载名义应力无关;应用该分布函数可很好的解释厚板断裂行为特征。

冲击荷载下对称裂纹动态扩展规律研究

为研究冲击荷载下岩石等脆性材料中对称裂纹的断裂机理,利用数字激光动焦散试验系统,对含不同倾角对称初始裂纹有机玻璃板试件进行了冲击试验,研究了裂纹倾角对对称裂纹动态断裂力学行为的影响,并利用有限元程序ABAQUS对试验进行了模拟。试验研究结果表明:裂纹扩展轨迹受试件中初始裂纹倾角的影响,初始裂纹倾角为60°和90°时,裂纹扩展表现为相互排斥,初始裂纹倾角为120°和150°时,裂纹在扩展过程中逐渐汇聚;Ⅰ型应力强度因子的变化规律受初始裂纹倾角的影响,裂纹起裂时刻的应力强度因子随初始裂纹倾角的增大而减小;初始裂纹倾角会影响裂纹尖端应变能累积和释放的快慢,当初始裂纹倾角为90°时,起裂难度最小,裂尖应变能释放较为平缓;当初始裂纹倾角为锐角和钝角时,起裂难度加大,应变能释放都较为迅速。数值模拟研究表明:初始裂纹对称轴上的最大主应力与裂纹尖端到该点的距离呈负相关,模拟所得裂纹扩展路径与试验结果相符。

含共圆循环对称裂纹的一维六方准晶平面应变第一基本问题

讨论了一维六方准晶在整个周期平面循环对称基本域中含一个共圆循环对称裂纹的全平面应变第一基本问题.利用复变函数方法,将弹性平衡的问题转化为唯一可解的Fredholm奇异积分方程.引入保角映射并结合裂纹共圆的特点得出了此问题的解析解.此问题的结果对工程断裂问题具有理论意义.