平面五次对称准晶中的应力强度因子

引入一组新的应力函数来讨论平面五次对称准晶的弹性力学问题,将问题中的１８个弹性力学基本方程简化成一个高阶偏微分方程,并且应用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换和对偶积分方程方法,求解了平面五次对称准晶结构中的Ｇｒｉｆｖｆｉｔｈ裂纹问题,得到了应力强度因子和应变能释放率,它们是研究材料变形的断裂的关键物理量。     

立方准晶材料的裂纹问题

本文通过引入位移函数使得立方准晶的轴对称弹性问题化为求解一高阶偏微分方程。作为轴对称问题的例子,得到了立方准晶含有圆盘状裂纹时其弹性场的分析解,并由此确定了应力强度因子和能量释放率。     

立方准晶材料的裂纹问题

本文通过引入位移函数使得立方准晶的轴对称弹性问题化为求解－高阶偏微分方程。作为轴对称问题的例子,得到了立方准晶含有圆盘状裂纹时其弹性场的分析解,并由此确定了应力强度因子和能量释放率。     

梯度功能材料的断裂准则

基于断裂力学的能量释放率理论 ,研究了平面应变条件下梯度功能材料的Ⅰ ,Ⅱ型复合裂纹问题 .讨论了裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子 ,建立了具有一般性的梯度功能材料的断裂准则即能量释放率判据 .     

梯度功能材料的断裂准则

基于断裂力学的能量释放率理论，研究了平面应变条件下梯度功能材料的Ⅰ，Ⅱ型复合裂纹问题．讨论了裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子，建立了具有一般性的梯度功能材料的断裂准则即能量释放率判据．     

二维准晶的一个断裂力学解

通过引入应力函数,把二维十次对称准晶平面应变问题的十八个弹性力学基本方程简化成一个高阶偏微分方程,并且求出了其在Ⅱ型Griffith裂纹情况下的混合边值问题的解,所有的应力分量和位移分量都用初等函数表示出来,并且由此得出了准晶中Ⅱ型Griffith裂纹问题的应力强度因子和能量释放率。     

关于复合裂纹脆性断裂理论的探讨

本文对最大正应力理论、能量释放率理论、应变能密度理论和等W线上的最大正应力理论等作了评论。本文提出了最大拉应变理论和最大拉应变能密度理论。认为最大拉应变和最大拉应变能密度才是材料脆性断裂的决定因素,最大剪切应变能密度是材料剪切断裂的决定因素。     

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。     

冲击载荷下材料动态断裂参数的有限元计算

材料在冲击载荷下的行为不同于静态载荷作用下的行为。然而,由于动态断裂问题的复杂性,即使象三点弯曲试样,也还没有获得裂纹尖端动态应力强度因子的解析表达式。为了满足理论分析和实验工作的需要,采用LS-DYNA有限元软件,对三点弯曲试样在冲击载荷作用下(包括正弦、线性和不规则载荷历程)的动态过程进行了有限元分析,获得了裂纹尖端的动态应力应变场和裂纹尖端区域节点力和位移与时间的关系曲线。基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT),提出了在冲击载荷作用下裂纹结构能量释放率和动态应力强度因子的计算方法,得到了不同冲击载荷下三点弯曲试样的能量释放率GI和动态应力强度因子KId与时间的关系曲线。结果表明:该方法得到的有限元计算结果与实验吻合较好,且具有较高精度,文中提出的方法可用于动态断裂参数的计算。     

冲击压缩荷载下压实粘性土的动态力学性能试验研究

针对压实粘性土体应变率敏感性,利用聚碳酸脂分离式Hopkinson压杆试验装置,对其动态力学性能进行了研究.结果表明:压实粘性土的动态强度、峰值强度增长因子和比能量吸收以及过应力与应变率呈近似指数关系,而动态峰值应变与峰值应变增长因子随应变率的增加而近似线性增加,这些均说明动态峰值强度和峰值应变均体现了显著的应变率相关性.同时进一步分析过应力与应变率(包括准静态)的关系表明:当应变率低于参考应变率时,动态强度受应变率的影响相对较小,而当应变率高于参考应变率时,动态强度受应变率的影响较大.     

复合型断裂准则在半椭圆表面裂纹问题中的应用

本文将最大应变能释放率理论,最小应变能密度因子理论和最大周向力理论用于计算受轴向拉伸和均匀剪切联合作用的半椭圆表面裂纹板的临界载荷,并与实验结果进行了比较。通过分析,提出将按照最小应变能密度因子理论,利用半椭圆表面裂纹短轴端点的应力场计算出的临界载荷值作为判断裂纹启裂的载荷,给出了复合型断裂准则应用于表面裂纹问题的条件,并给出了LC4CS材料半椭圆表面斜裂纹板受轴向拉伸时临界载荷的近似计算公式。     

颗粒增强复合材料的动态压缩力学性能研究

首先采用Instron2300材料试验机和Hopk inson压杆冲击试验测试了10%(vo l)S iC/A l陶瓷颗粒增强金属基复合材料在不同应变率范围的应力应变曲线.结果表明,该复合材料存在明显的应变率强化效应,随应变率的增加,其流动应力也迅速增加.在不相同的应变率下,随应变的增加,复合材料的流动应力与准静态流动应力的比值趋于一常数,表明复合材料在不同的应变率下具有相同的应变硬化规律.最后用R am berg-O sgood材料模型结合应变率强化模型拟合了复合材料的动态应力应变曲线,得到了与实验结果相吻合的结果.     

横观各向同性体中Ⅰ型埋藏圆片裂纹的应力解法

本文利用对于横观各向同性体轴对称变形时应力函数解法的基本方程,并应用Hankel积分变换,求解了位于横观各向同性平面内的埋藏圆片裂纹在垂直于裂纹面远处均匀拉应力作用下的应力场和位移场,获得了与各向同性材料相同的应力强度因子,不同于各向同性材料的应力场和应变能释放率裂。     

十次二维准晶材料的接触问题

准晶作为一种新的固态物质结构给传统的凝聚态物理学带来了深刻的变革 ,其弹性基本方程比传统晶体的弹性基本方程要复杂得多 .通过引入位移函数和应用Fourier分析与对偶积分方程理论圆满解决了在一个平底冲头作用下十次二维准晶材料的接触问题 ,得到了此材料接触问题应力与位移的解析表达式 .结果表明 ,如果接触位移在接触区域内为一常数 ,则垂直接触应力在接触边缘具有 - 1/ 2阶奇异性 ,这为准晶材料的接触变形提供了重要的力学量 .     

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。     

数值方法计算应力强度因子的稳定性问题研究

准确而稳定地计算动态应力强度因子是断裂问题研究中的难点之一。尽管精确性备受重视,但稳定性问题常被忽略。利用一个新建议的辅助函数,根据能量释放率原理,计算了不同断裂模式的应力强度因子,并针对裂纹拟静态扩展时穿越各个单元、虚拟扩展区位置变化、网格划分的微小差异所导致裂尖相对单元位置变化,验证了应力强度因子计算的可靠性和稳定性,结果令人满意。     

关于各向异性纤维复合材料板Ⅰ型，Ⅱ型裂纹尖端的应变能释放率

研究各向异性纤维复合材料板的断裂问题，首先分两种情况给出了Ⅰ型，Ⅱ型裂纹尖端的应力与位移公式．其次将应力与位移代入应变能释放率的基本公式，推出了Ⅰ型，Ⅱ型裂纹尖端应变能释放率的具体计算公式。     

重力坝压剪复合型断裂问题的探讨

重力坝与基岩胶结面间存在压剪型断裂问题，本文建立了压剪型断裂力学模型，提出了压剪复合型应变能密度断裂准则，并且推导了其应力强度因子Ｋ的计算公式。     

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。     

基于随机有限元法的平面多裂纹结构可靠性研究

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文章首先用一般六节点单元和六节点奇异等参单元建立了平面裂纹的有限元模型,用Taylor展开随机有限元方法分析了平面裂纹应力强度因子分散性。在考虑多裂纹结构的断裂韧性和应力强度因子服从对数正态分布的基础上,结合可靠性分析中的应力强度干涉模型和二阶窄边界理论,建立了多裂纹结构的裂纹失稳扩展可靠性模型。当结构处于平面应变状态时,极限应力强度因子可以直接采用材料断裂韧性,当结构的厚度不能满足平面应变状态要求时,必须将材料平面应变断裂韧性转换为能适用的极限应力强度因子;对于各裂纹的应力强度因子及其分散性,可以通过随机有限元方法计算得到。