关于最大应力复合型断裂准则的修正准则

一、引言工程结构中裂纹常处于张开型和剪切型,即Ⅰ—Ⅱ型的复合变形状态。将裂纹尖端附近应力场作为参量,在综合实验资料基础上,对裂纹开裂方向和开裂条件提出某种假设,比较直观简单。最大应力准则[1]即是这样提出来的。它可概括为:1.裂纹开裂方向沿周向应力σ_θ达最大值方向;2.当周向应力最大值达某临界值时,裂纹便开始失稳扩展。为了区别下面一些准则,称此准则为等r 线σ_(θmax)准则。文献[2]认为此准则是以裂纹尖端为中心的同心元上比较有关的力学量,见图1α),几何意义明确,但力     

Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝应力强度因子与能量释放率的关系

基于断裂力学理论,应用复合型断裂判据中的最大周向应力判据和最大拉应变判据,以单一型裂缝应力强度因子K与能量释放率G的关系为基础,推导出Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ与能量释放率G_(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)关系公式;并应用有限元软件进行Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂缝的有限元模拟,模拟值与理论值之间相差为1.14%,拟合良好,分析验证了复合型裂缝应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ与能量释放率G_(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)关系公式的合理性。     

确定复合型裂纹断裂角的图解法

木文将Erdogan,Sih的最大周向应力理论及Palaniswamy的能量释放率理论所提出的确定Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹断裂角θ_0的解析方程变换成图解方程,进而作出K_1/K_(11)—θ_0和K_(11)/K_1 —θ_0曲线,对复合型裂纹断裂角θ_0的确定提供了一个非常简便的方法。     

椭圆封头不连续应力的讨论

根据椭圆封头近似椭圆壳的真正几何形状,分析计算 了椭圆封头的不连续应力．对于标准椭圆封头,其近似椭圆壳的总应力在过渡区 的内壁存在最大的经向拉应力σiφmax,但同时存在周向 压应力;过渡区的外壁存在最大周向压应力σoθmax, 但同时存在经向拉应力;第三强度理论相当应力在过渡区的内壁存在最大值σir3max．无论是σiφmax、σoθmax还是σir3max,其值均随厚径比的增 大而减小,其位置均随厚径比的减小而越靠近封头的联接边缘．与将椭圆封头的 近似椭圆壳作为椭圆壳处理的计算结果相比,封头近似椭圆壳的σiφmax、σoθmax、σir3max均较小,且差异随厚径比的增大而增大,当厚径比为0.04时,误差可达10%左 右;封头近似椭圆壳最大应力的位置一般更靠近联接边缘．     

薄壁圆筒上的斜裂纹在扭转下的断裂问题

本文研究了Ⅰ～Ⅱ复合型裂纹的断裂问题。在薄壁圆筒上开了斜裂纹,其长度为2a=8mm,是用电火花法开出的。为了防止薄壁圆筒扭转时失稳,试验时加了内、外保持器。试验结果表明,和θ_o实验值介于最大周向应力理论和最小应变能密度因子理论的计算值之间。但从工程角度考虑,为了安全起见,建议采用最大周向应力理论。     

混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹研究

通过研究混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端的应力场,给出了裂纹尖端塑性区范围,运用最大拉应力作为断裂判据,推测了混凝土梁中含复合裂纹的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向。     

平面裂纹的起裂准则

针对著名断裂教授 sin 提出的著名[S]_(min)准则中所存在的若干缺陷,作者曾利用宏微观相结合的方法在文献[1,2]中提出了三个三维裂纹的起裂准则并很成功地解决了三维表面裂纹问题。本文的主要贡献在于:1 针对平面裂纹的特殊个性,对文献[1,2]的假定作了更符合实际的改变,提出了二维裂纹的[U_v]_(max)、[σ_α]_(max)和[γ_p]_(min)准则。2 推出了平面裂纹起裂角和载荷的一般方程。3 求出了Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的起裂角θ~*和相应的 K_(Ⅲc)/K_(Ⅰc)值,这些值和实验结果比较表明本文所提准则较其它准则更佳。4 讨论了 Possion(泊松)比 v 和应力状态对θ~*和 K_(Ⅱc)/K_(Ⅰc)值的影响,得出了 v 和应力状态对θ~*几乎无影响而对 K_(Ⅱc)/K_(Ⅰc)有较大影响这一令人满意和从未有过的新发现。给出了三准则适用条件。     

利用现代教育技术优化电子商务教学

通过研究混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端的应力场，给出了裂纹尖端塑性区范围，运用最大拉应力作为断裂判据，推测了混凝土梁中含复合裂纹的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向。     

屈服准则与裂纹开裂判据

本文提出了在裂尖附近的弹塑性交界线上,选择并比较有关的力学参量,以预测复合型裂纹的失稳扩展的方法。分别用Mises,Tresca,Twin shear stsess屈服准则讨论了裂尖附近的塑性区形状与大小,进而在其周界上选择周向应力σ_θ,周向应变ε_θ,塑性区长度γ_P作岛裂纹失稳扩展的控制参量,以预测其失稳扩展的方向及条件。对不同准则与不同控制参量所预测的结果进行了比较。     

T应力对线弹性材料脆性断裂的影响

在考虑裂纹尖端应力场常数项T应力的基础上对传统的最小应变能密度因子准则(minimumstrain energy density criterion,SED)进行修正,应用修正的最小应变能因子准则对Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型脆性断裂问题分别进行研究,分析T应力对裂纹扩展方向和断裂时刻应力强度因子的影响并给出不同T应力条件下的通用的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展条件,并将预测结果与现有的试验数据进行比较。分析表明,T应力对于Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型断裂均有显著影响,考虑T应力的SED预测结果和试验结果吻合很好。     

Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ复合型裂纹开裂角的光弹性试验研究

通过带Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ复合型半圆形裂纹的三维光弹性模型的破坏性试验,测量了Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ复活复合型裂纹前沿不同位置处的开裂角,用应力强度因子Ｋ１、ＫⅠ、ＫⅡ的测量结果和最大周向应力理论,计算了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ复合型裂纹的开裂角,试验测得的结果具有较好的规律性,并且与计算结果较为接近。     

关于无限板Ⅰ—Ⅱ复合裂纹初始开裂角及周向断裂判据的一般实用表达…

本文是在Ｅｒｄｏｇａｎ最大周向应力理论的基础上经理论分析和数学推导，得出Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹开裂角的三角表达式及周向断裂判据的实用解答。这对经常出现于在役压力容器及锅炉上的此类裂纹进行缺陷安全评定及寿命计算具有较大的实用意义。     

平面复合型疲劳裂纹扩展问题

本文要解决的是平面复合型疲劳裂纹扩展方向以及疲劳寿命的预测问题。主要内容如下: 1.提出“等双剪应力线上δθmax平面复合型裂纹开裂判据”。与其它判据相比较;本判据所预测的裂纹开裂方向更接近于疲劳裂纹扩展试验的结果。 2.文中指出:是Z形裂纹的分支方向,而不是其主裂纹方向,在Z形裂纹的K_Ⅰ,K_Ⅱ值中起着支配性的作用。接着提出二个计算Z形裂纹应力强度因子的近似方法。 3.为预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命,文中提出了一个新的裂纹扩展速率表达式,即折合张应力强度因子指数公式。此式所预测的寿命较接近于实验值。 最后,还讨论了应用主应力强度因子K~*,应变能释放率G,应变能密度因子S,预测复合型疲劳裂纹扩展的寿命问题。     

二向应力状态下极值应力方位的简便判定法

<正> 二向应力状态是工程上组合强度问题中常见的一种应力状态。应用解析法确定其极值应力(σ_(max)、σ_(min)、τ_(max)、τ_(min))的大小与正负号,可由公式直接得出。但在许多情况下,需要进一步确定各极值应力的确切方位(即极值应力所在平面的法线与x轴正方向的夹角)。     

Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹开裂角的光弹性试验研究

通过带ⅠⅡⅢ复合型半圆形裂纹的三维光弹性模型的破坏性试验,测量了ⅠⅡⅢ复合型裂纹前沿不同位置处的开裂角.用应力强度因子KⅠ、KⅡ、KⅢ的测量结果和最大周向应力理论,计算了ⅠⅡⅢ复合型裂纹的开裂角.试验测得的结果具有较好的规律性,并且与计算结果较为接近.     

桩基承台三维光弹性应力分析

本文应用三维光弹性试验方法,将冻结应力后的环氧树脂模型切片,放入全场斜射仪中,进行正射、斜射,测得各切片的等差线和等倾线。采用切力差法计算应力,确定了不同厚度桩基承台上、下边缘最大拉应力、最大压应力区域及其大小,计算了截面内部的应力σ_x、σ_y、τ_(xy)、σ_1、σ_2、的分布规律,同时给出了最大切应力传递角度和主应力迹线。     

涂层对V形切口断裂影响的有限元分析

基于有限元法,对添加涂层后的I型V形切口尖端附近的最大周向应力和应力强度因子进行了数值分析。结果表明,随着涂层材料弹性模量的增大,切口尖端附近的最大周向应力和应力强度因子均增大;随着涂层厚度的增加,切口尖端附近的最大周向应力减小,而应力强度因子减少的很小。对于双层结构的涂层,弹性模量大的区域中的最大周向应力大;材料的热膨胀系数相差越大,在界面处最大周向热应力突变越大。     

论复合型表面裂纹准则

本文用理论和试验分析相结合的方法研讨了作者和前人先后提出的表面裂纹复合型断裂准则[G]max、[S]min、[σ_θ]max、[U_v]max、[σ_α]max和[r_p]max六个准则;再次证明了后三个准则优于前三准则;实测出了表面裂纹最深点的起裂角和临界起裂载荷随表面裂纹倾斜角的变化规律;最后指出了断裂准则中断裂参数应建立在相同的力学基准上,从而为工程应用和理论研究提供了可靠的依据。     

混凝土材料裂纹尖端应力场的研究

为了准确地预测混凝土类材料复合断裂韧度及裂纹扩展路径,提出了结合T应力的修正最大周向应力断裂判据。该修正最大周向应力判据采用双参数模型(应力强度因子K和T应力)来描述混凝土断裂行为。在对三相材料混凝土断裂进行理论计算时,通过应用westergard应力函数,并利用级数展开求解了裂纹尖端的T应力和应力强度因子。计算结果表明,内聚物的性质和T应力能影响断裂韧度及裂纹尖端的应力,这为模拟混凝土断裂提供了依据。     

Ⅰ-Ⅱ型裂纹发展的剪应力准则研究

将Ⅰ-Ⅱ型裂纹表面的剪应力引入裂尖应力强度因子的计算,获得了含中心闭合裂纹在不同裂纹长度、倾角以及摩擦系数下裂纹尖端的应力强度因子值。引入等径向剪应力线τrθ这一概念,在预测裂纹发生临界扩展时提出以下两个假设：闭合裂纹将沿着等τrθ线上双剪应力和最小的方向扩展;裂纹尖端的应力强度因子KⅡ达到材料的临界值KⅡc,裂纹将开始扩展;建立了Ⅰ-Ⅱ型闭合裂纹的剪应力准则。利用所建立的断裂判据计算求得的临界起裂角鼠与各种经典复合型断裂准则计算裂纹起裂角的结果较为接近,将其应用于Ⅰ-Ⅱ型裂纹的断裂判定是安全的。