复合材料裂纹尖端塑性区的一种解法

基于Tsai-Hill强度理论,在平面应力条件下,推导正交各向异性复合材料Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹塑性区方程,得到的结果适用于求解各向同性材料和拉压强度相等的各向异性复合材料的裂尖塑性区;数值算例给出不同材料坐标系与总坐标系夹角θ下的一组复合材料裂尖塑性区结果,讨论参数θ对裂尖塑性区大小和形状的影响,并与各向同性材料的结果进行比较.数值结果表明,参数θ对复合材料裂尖塑性区的影响很明显,各向同性材料具有更大的塑性区.     

三轴应力状态下复合型裂纹尖端前缘的塑性区分布

利用Ｍｉｓｅｓ屈服准则从理论上分析了Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹尖端前缘的塑性区分布。推导出了由三轴应力约束参数Ｔｚ参与表征的裂纹尖端前缘塑性区尺寸ｒｐ的表达式，并绘制出了Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹在单轴、双轴载荷作用下裂纹尖端塑性区的分布图。     

平面应力Ⅰ型准静态扩展裂纹尖端场的弹粘塑性分析

由于材料率敏感性的影响,蠕变材料中裂纹尖端场的分析更加复杂.采用弹粘塑性力学模型,并假设粘性系数为等效塑性应变率的幂函数,推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系.通过量级匹配表明裂纹尖端场具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中的幂指数唯一确定.推导出平面应力条件下准静态扩展裂纹尖端场的控制方程,并给出Ⅰ型裂纹的边界条件.采用双参数打靶法,结合各材料参数的可能取值范围,对控制方程进行了数值求解,并讨论裂尖场特性随各材料参数的变化规律.结果表明当材料服从理想塑性规律时,裂纹尖端的应力场是连续的,不存在某些无粘性解中出现的不合理间断线.裂尖场应力强度由材料的粘性所控制,泊松比对于裂尖场没有影响,并且不存在弹性卸载区.     

小范围屈服条件下复合材料裂纹尖端塑性区分析

基于复合材料力学,推导Tsai-Hill强度准则在平面应力和平面应变条件下的一般表达式,得到了小范围屈服条件下,含中心裂纹无限大板Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹和Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区的解析解。针对不同裂纹倾角及泊松比 和,对裂尖塑性区进行了计算和分析。结果表明平面应变条件下塑性区范围小于平面应力条件下塑性区范围,参数、和 对复合材料裂尖塑性区范围和形状有明显的影响,不同的参数值得到的塑性区结果差别很大。另外,该解既适用于各向异性复合材料,也适用于各向同性材料。     

金属材料断裂核区的确定与对最大切向应力断裂准则的修正

应用于复合型断裂的三种主要准则（Ｇ－准则，σθ－准则及Ｓ－准则）都假定断裂核区是一个圆域，其圆心在裂纹类端。某个适当的力学参量沿半径为ｒ的圆周计算，并认为在此圆周上这一力学参量的数值决定裂纹的扩展。但是精确的ｒ值对今未被严格的定量确定。本文根据Ｔｈｅｏｃａｒｉｓ（１）提供的方法，应用Ｍｉｓｅｓ屈服准则，屈服准则，引入初始弹－塑性边界来确定断裂核区，并将裂纹尖端的切向应力σθ沿初始弹－塑性边界计算，     

基于统一强度理论的断裂准则

基于统一强度理论,在小范围屈服条件下,推导Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹裂尖塑性区范围的统一解析解。给出不同拉压比α、泊松比υ、中间主应力影响参数b以及裂纹倾角β下的一族塑性区形状与大小的轨迹,讨论以上参数对裂尖塑性区变化的影响。最后基于裂纹尖端塑性区的解析解,提出了一种复合型裂纹断裂准则,分析了裂纹倾角与初始断裂角的关系。结果表明,该准则预测结果比其它准则更精确,与试验结果吻合得非常好。     

三维裂纹体的断裂分析

本文采用边界元方法,引入等参奇性元,求解了三维裂纹体的复合应力强度因子,在此基础上预估变幅载荷作厨下的三维裂纹体的疲劳寿命.文中给出了两个数值算例,并将计算值与试验结果进行了比较.结果表明,本文的方法与程序是满足工程分析要求的.     

电磁固体非均匀载荷作用下的裂纹分析

根据广义Crouch基本解和广义不连续位移边界元方法,研究电磁固体中的裂纹在非均匀载荷下的广义应力强度因子和裂纹腔内的电位移和磁感应强度,以及电磁均不可穿透和电磁均可穿透边界条件对解的影响.以线性分布的力载荷为例,给出三维电磁固体方形裂纹问题的解.运用迭代方法,求解在非均匀载荷作用下裂纹张开模型的解.作为特例,给出抛物线型载荷作用下二维裂纹问题的数值解.     

复合型裂纹小范围屈服下裂尖塑性区统一解

采用俞茂宏统一强度理论,推导Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹在小范围屈服条件下裂尖塑性区尺寸的统一解析解.给出材料参数在不同拉压比α、泊松比v和中间主应力影响参数b下的一族裂尖塑性区形状与大小的轨迹.讨论以上参数对裂尖塑性区变化的影响,其中拉压比α对塑性区影响较大,α≠1导致塑性区在裂纹上下表面处不连续,b=0和b=1分别对应裂尖塑性区的上限、下限边界.同Tresca准则、Mises准则的解进行比较分析,已有解均是它的特例或线性逼近,该理论解具有理论的统一性和对不同材料的普适性.     

纵向剪切问题中圆边界上分叉裂纹的应力强度因子

采用位错配置法,研究弹性纵向剪切情况下圆边界上的分叉裂纹问题.在给出无限大域中点位错复势的基础上引入补充项,以满足圆边界自由的条件,得到圆边界上分叉裂纹问题的基本解.再由裂纹边界条件,建立奇异积分方程.然后利用半开型数值积分公式,把奇异积分方程化为代数方程,通过数值计算,直接得到裂纹端的应力强度因子值.这是一种解析数值相结合求解应力强度因子的方法,充分利用解析方法精度高和数值方法适用性广的特点,各裂纹位置可以是任意的.特例的计算结果和保角变换结果是一致的.文中算例给出远处作用纵向载荷时圆孔边缘上分叉裂纹的若干应力强度因子,以及圆柱边上作用纵向集中力时柱边缘处分叉裂纹的若干应力强度因子,讨论裂纹各分支之间的相互影响,所得的图表可以应用于工程实际.     

小范围屈服条件下裂尖塑性区统一解

采用俞茂宏双剪统一屈服准则求解了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型裂纹在小范围屈服条件下的塑性区形状与大小的统一解答。已有Tresca准则、Miss准则的解答均是该解答的特例或线性逼近,该解答可以适合于多种工程材料,具有普遍性和适用性,从得出的解析解和图形分析中可以得出一些新的结论。     

幂硬化对准静载弹塑性弯曲裂纹塑性区的影响

主要研究准静载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区问题。综合考虑了准静作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区。用数值解法计算出弹塑性弯曲裂纹尖端硬化塑性区于裂纹直线部分延长线上的投影长度,作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸与材料硬化指数之间的变化关系。在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸加速减少,减少的幅度越来越大。当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端塑性区尺寸随外载荷的不断减小而逐渐减小。建立了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹塑性区尺寸的崭新理论模型。     

用光塑性方法研究Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹尖塑性区

用光塑性模型材料聚碳酸酯, 制成中心斜裂纹板试样，进行了光塑性试验, 研究了1—Ⅱ复合型裂纹尖塑性区。探讨了裂纹倾斜角、裂纹长度和试样厚度对塑性区尺寸的影响。     

LY12CZ铝合金中Ⅱ型裂纹疲劳扩展

对ＬＹ１２ＣＺ铝合金材料中Ⅱ型裂纹的疲劳扩展规律进行了研究。结果表明，Ⅱ型裂纹在ＬＹ１２ＣＺ材料中发生了稳定扩展。文中分析了Ⅱ型裂纹疲劳扩展速率ｄａ／ｄＮ与应力强度因子幅△КⅡ之间的相关性。得到了它们之间的关系式，二者可以用类似Ⅰ型裂纹的Ｐａｒｉｓ公式来描述。比较子该种材料中Ⅱ型裂纹的扩展速率与Ⅰ型裂纹扩展速率的关系式，在相同的应力强度因子幅值下（ｄａ／ｄＮ）Ⅱ远大于（ｄａ／ｄＮ）Ⅰ。对断口进行了     

具有圆弧裂纹载流薄板的温度效应分析

给出含有圆弧裂纹的载流薄板在通入强大脉冲电流瞬间，裂纹尖端处温度场分布的复变函数解。该解是在首先求解通电瞬间，裂纹尖端处所形成的点热源功率的情况下得到的。它为进一步求解裂纹尖端处的应力场奠定了基础。文中给出的算例表明，适当控制通入的电流强度，可以达到有效控制裂尖熔化区尺寸以及形成焊口的目的。     

拉,弯,扭及内压载荷下周向裂纹管的塑性极限载荷

本文提出了在轴向力、弯矩、扭转及内压联合载荷作用下含周向裂纹管塑性破坏载荷的力学模型。按ＶｏｎＭｉｓｅｓ准则可确定塑性跨塌时净截面上诸正应力值,进一步又给出了各种裂纹管道（诸如表面裂纹、穿透裂纹等）的诸塑性极限载荷表达式。本文对缺陷评定十分有用。     

用光塑性方法研究I-Ⅱ复合型裂纹尖塑性区

用光塑性模型材料聚碳酸酯, 制成中心斜裂纹板试样,进行了光塑性试验, 研究了1-Ⅱ复合型裂纹尖塑性区.探讨了裂纹倾斜角、裂纹长度和试样厚度对塑性区尺寸的影响.     

加筋板多处损伤疲劳裂纹扩展研究

给出加筋板多处损伤裂纹扩展的预测计算和试验,其目的是研究飞机真实结构--加筋板多裂纹扩展的预测计算方法.用Walker裂纹扩展方程和Willenborg-Chang裂纹扩展模型为根据,并在每个载荷循环都考虑裂纹之间的相互影响.用循环接循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸.文中给出典型随机谱下加筋板多裂纹扩展计算预测,并给出初始裂纹和剩余强度载荷的改变对临界裂纹尺寸和扩展寿命的影响,也给出在恒幅谱及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验以及试验与计算的比较.     

周向裂纹管道在含扭转各种组合变形时的极限载荷分析

到目前为止，还没有文献给中向裂纹管道在非对称弯曲及扭转组合变形时的塑性极限载荷计算公式。文中根据净截面垮塌准则用沙堆比拟法分别求出埋藏裂纹、外表面裂纹、内表面裂纹、穿透裂纹管道发生扭转变形时的塑性极限扭矩；给出含周向裂纹薄壁管道横截面上的剪应力分布规律，其塑性极限扭矩等于一个闭口薄壁截面与一个开口薄壁截面圆环的塑性极限扭矩之和，闭口薄壁截面的壁厚为管道壁厚减裂纹深度；开口薄壁截面的壁厚为裂纹的深度。推导了各种周向裂纹管在内压、轴力、扭矩及非对称弯矩共同作用时的塑性极限载荷关系式，并由此给出其他一些组合变形时的极限载荷计算公式。本文结果可供管道安全评价时参考。     

金属板裂纹尖端电磁热场边界元解析

给出金属板在高密度电流脉冲下裂纹尖端电流肤效应和急剧发热升温解析的边界元法,本法在时频转换,差分格式和时变基本解等三种解法中采用时变基本解建立边界积分方程。文中列举钢板裂纹尖端电流密度和温度场算例,并与试验结果和温度场函数解分布曲线作了对比,吻合较好,本文为开发金属结构,轧辊及铸管模等电磁热止裂及延寿工艺技术提供高精度快速定量数值解法。