紧凑拉伸试样加载孔对裂纹的干涉作用

通过增量理论弹塑性有限元计算 ,对比分析了带和不带加载孔 CT试样 J积分之间的差异 .提出裂纹长度与试样宽度之比大于等于 0 .6时 ,可完全忽略加载孔对 J积分的干涉作用 .另外 ,采用 CT试样讨论失效评定曲线时也应考虑加载孔的干涉作     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

二维弹塑性有限元网格与J积分计算精度

研究了二维Ｊ积分弹塑性有限元法辐射状网格划分时网格密度、畸形单元等对中心贯穿裂纹及缺口试样Ｊ积分值计算精度的影响。推荐选用８０左右单元的网格计算平面问题典型试样的Ｊ积分，说明它具有较高的精度和非常短的机时，个别畸形单元的出现对Ｊ积分计算影响甚微等优点。并指出划分网格时应避免大钝角和狭长阿格的出现。     

基于颗粒流的带中心孔巴西圆盘试样裂纹扩展分析

为研究带中心孔巴西圆盘的劈裂过程,利用颗粒流法分析不同孔径的带中心孔巴西圆盘的裂纹扩展规律和机理。结果表明,不同孔径的巴西圆盘断裂模式有一定差异,主裂纹均从孔洞在加载方向的两端萌生并沿加载方向扩展。当中心孔径较小时,次生裂纹从加载点附近萌生并与主裂纹发生连通作用,圆盘试样破裂分成两半;当中心孔径较大时,次生裂纹从加载点的一侧萌生并向中心孔方向扩展,圆盘试样劈裂成4块。带中心孔巴西圆盘的劈裂过程可分为弹性变形阶段、主裂纹的萌生和稳定扩展阶段、主裂纹的扩展失稳阶段和次生裂纹扩展失稳阶段等4个阶段。从应力场角度来看,巴西圆盘的劈裂过程是拉应力集中区不断转移并产生新的微拉裂纹,大量微裂纹萌生、扩展和贯通形成宏观裂隙的过程。从能量角度来看,巴西圆盘的劈裂破坏过程是岩石从受荷初期应变能不断积累,到达峰值强度后应变能瞬时释放并伴随耗散能急剧增加的过程。     

非稳态蠕变裂纹尖端场强度因子的近似解

在时间相关比例加载条件下，从幂律蠕变材料静态裂纹体的应力应变场出发，建立了在时间相关比例加载条件下弹性－幂律蠕变材料裂纹体的瞬态Ｊ（ｔ）积分和Ｃ（ｔ）积分的估算公式。作为特例，给出了载荷恒定和加载点位移恒定这两种特殊情况下Ｊ（ｔ）积分和Ｃ（ｔ）积分的解析表达式，并与有限元解进行了比较，其结果吻合良好。     

一种单试样测定J积分阻力曲线的新方法

在单试样三曲线法及卸载柔度法基础上,提出了一种新的简便的单试样测定金属材料Ｊ积分阻力曲线及条件起裂值的方法和步骤。并用该方法测定了１Ｃｒ１／２Ｍｏ钢、１６０ＭｎＲ钢和ＷＣＦ６２钢的Ｊ积分阻力曲线及条件起裂值,与标准的多试样法相比,误差均在工程许可范围内。     

间歇性循环荷载作用下细粒土的变形特性

铁路路基承受的列车动荷载作用由列车通过时产生的周期性振动和无列车通过时的加载间歇组成, 针对此工程背景,开展不同围压、水的质量分数、动应力条件下的连续加载与加载-停振的动三轴试验,研究间歇性循环荷载作用下细粒土的超孔隙水压力、弹性应变、回弹模量和累积塑性应变的变化规律. 试验结果表明,加载间歇对路基变形特性有显著影响. 由于加载间歇阶段试样卸载以及排水作用,试样在加载阶段积累的超孔隙水压力在间歇阶段消散,土体内部颗粒及结构得到调整,试样抵抗后续荷载的能力得到提高. 此外,加载间歇显著减缓了后续加载阶段的塑性应变发展,降低了试样的累积塑性应变. 加载间歇对提高试样回弹模量、降低弹性应变的效果有限. 加载-停振的间歇加载方式可以更准确地模拟实际列车荷载作用,进而获得更具实际意义的试验结果.     

20号管道用钢延性断裂数值分析

按弹性塑性增量理论，应用ＪＲ阻力曲线控制方法对２０号管道用钢中心裂纹试样平面应力条件的延性断裂和裂纹放展过程进行了有限元数值分析研究。计算表明，随裂纹扩展量增加，Ｊ积分路径依赖性变大，但在距裂尖较远区域，Ｊ积分保持好的路径无关性，表明采用远场Ｊｆａｒ扩展模拟判据是可行的。     

周期荷载作用下成层饱和地基二维稳态响应

为了研究动力作用下饱和地基的动力固结问题,根据Biot平面动力固结方程,运用积分变换和矩阵传递的方法,建立了周期荷载作用下单层和多层地基的二维Biot动力固结的函数表达式.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用周期荷载时任意层内任意点应力(包括孔压)、位移(包括流体流量)的一般积分形式解.并根据算例,研究了在周期荷载作用下地基的位移、应力、孔压变化的一般规律.算例表明,由于地基中波的反射、干涉,在水平向和竖直向各个物理量会出现多个极值的现象,远异于静力固结.     

双轴向载荷I—II复合型裂纹J积分断裂准则探讨

通过理论分析和双轴向断裂试验，对我国压力容器常用钢１６ＭｎＲ所制成的含中心穿透Ｉ－Ⅱ复合型裂纹十字形试样的断裂规律进行了试验研究，探讨了Ｉ－Ⅱ复合型裂纹Ｊ积分断裂准则。结果表明，不同的载荷比和裂纹倾角下Ｉ－Ⅱ复合型裂纹的启裂Ｊｉ值接近，复合型Ｊ积分断裂准则预测的启裂载荷与试验结果相吻合。     

基于NSCB石灰岩试样的加载速率和尺寸效应对其断裂韧度的影响研究

为研究试样不同尺寸和加载速率对岩石Ⅰ型断裂韧度试验值的影响,采用石灰岩制作圆盘直径30,50,75,100,150 mm 5种几何相似的中心直裂纹半圆盘试样(notched semi-circular bend,NSCB),在RMT-150B岩石力学试验系统上对NSCB试样进行5种加载速率(0.002,0.02,0.2,2,10 kN/s)作用下的三点弯曲试验.结果表明:在试样尺寸一定条件下,试样的断裂韧度试验值随着加载速率的增加基本呈对数增大,在加载速率一定条件下,存在一个临界尺寸(圆盘直径50 mm),小于这个临界尺寸时,断裂韧度试验值增加幅度较大,大于这个临界尺寸时,试验值增加幅度较小,且基本呈线性增加.探讨了产生加载率和尺寸效应的原因,对于深入分析岩石断裂特性和准确确定岩石断裂韧度有一定意义.     

J积分与断裂力学数值方法

在弹塑性断裂力学中，Ｊ积分起着非常重要的作用，决定着裂纹尖端场的性质，是裂纹发展的重要判据。本文讨论了Ｊ积分与相互作用Ｊ积分的有限元数值方法以及提取应力强度因子的方法，并给出有限元数值方法算例。     

非均质结构裂纹的J积分守恒性的理论研究（I）

用数学分析方法论证了焊缝区有裂纹时Ｊ积分的守恒性，又用弹塑性有限元方法进行数值验证，首次提出了Ｊ积分与路径有关的理论证明，为Ｊ积分在压力容器缺陷安全评定的应用提供了必要的依据。     

有限元分析平面应力非线性橡胶材料的J积分

采用Ｃａｏ型应变能密度函数,基于Ｔｏｔａｌ Ｌａｇｒａｎｇｅ描述的非线性有限元方程,对平面应力Ｉ型橡胶的单边型裂纹试件,在裂纹尖端附近计算Ｊ积分,当Ｊ积分达到临界ＪＣ时,裂纹失稳破坏,即用Ｊ积分准则来预测其临界载荷,适当进取本构常数,有限元计算表明：与实验和工程上常用的Ｍｏｏｎｅｙ型本构的分析结果吻合,最后,讨论了本构常数的变化对Ｊ积分的影响。     

双向载荷对半椭圆表面裂纹J积分的影响

利用三维弹塑性有限元, 计算了双向载荷下半椭圆表面裂纹不同路径Ｊ积分值, 并与单向载荷Ｊ积分值作了比较, 结果表明： 双向应力下Ｊ积分的守恒性不如单向应力下Ｊ积分的守恒性, 且半椭圆表面裂纹表面点Ｊ积分的近似守恒性较表面裂纹最深点处Ｊ积分的路径无关性好许多, 表面裂纹的最深点处Ｊ积分路径无关性已很难保证     

蜂窝纸板二次加载缓冲性能研究

通过压缩试验,研究了蜂窝纸板二次加载时的缓冲性能,并与首次加载时的缓冲性能进行对比分析,表明蜂窝纸板二次加载时没有首次加载时的峰值,直接进入屈服平台,从而能更早更好地进入工作状态.同时,也对用经过预压的蜂窝纸板和没有经过预压的蜂窝纸板叠加而成的组合试样的缓冲性能进行试验研究,结果表明,预压过的试样迅速进入减振的工作状态,未预压的试样基本不变形,只对较大的冲击载荷起到缓冲作用,这有助于保持外包装箱的外观平整.     

有限变形弹性体动态J积分守恒及其对偶形式

提出了含裂纹弹性体在有限变形条件下裂纹尖端的动态Ｊ积分及其对偶形式，并利用有限变形弹性体的基本方程及弹性体势能与余能的对偶关系，给出了其路径守恒的证明。本文提出的崐积分形式在考虑小变形或静态时将退化为小变形或静态下的Ｊ积分及其对偶形式，从而建立了适应于各种弹性变形范围的统一的Ｊ积分及其对偶形式，拓宽了Ｊ积分的应用范围。     

非对称载荷作用下含孔试样渐进破坏机制与损伤表征

为分析非对称作用对地下工程的影响规律，选取含孔原煤和型煤作为研究材料，利用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)方法和红外热像仪来分析试样在不同加载条件下的变形场和温度场演化特征，进行二次开发得到弹性损伤本构模型来表征损伤.结果表明：根据加载区域含中心孔洞试件的典型破坏可分为3种模式；随着加载区域的减小，试样峰值强度逐渐减小，其变形局部化启动应力和所能累积的变形能密度均呈线性降低；给出了不同加载区域下温度场的演化规律，随着加载面积的减小，应力集中程度越高，热力学特性越明显，同时热力学效应也与试样本身的材料特性紧密相关，孔隙较小的原煤比孔隙较大的型煤温度上升更明显.此外不同加载区域下的应力进行了重新分布，并结合应变能密度和最大剪应力来解释破坏模式；自定义的本构模型考虑了弹性模量和强度的非均质性，反映了渐进损伤过程并实现了损伤累积的定量评价.在此基础上明确了非对称作用下的失效机理，并期望在工程中得到广泛应用.     

初始损伤–载荷–冻融作用下红砂岩的孔隙结构及力学特性

中国寒区的岩体支护、边坡开挖等工程需要深刻认知、准确评估载荷和冻融诱发岩体的损伤情况,尤其是裂隙岩体的损伤。研究采用核磁共振技术测试含单裂隙红砂岩试样在初始、力学循环加载后、冻融循环后三个阶段的孔隙度、T2谱分布等微观孔隙参数,随后测试损伤后试样的力学参数,以量化、评估力学循环加载、冻融循环对试样孔隙参数及力学性质的影响。试验结果表明,荷载和冻融先后作用下不同试样的孔隙结构和力学性质有相似的变化规律。试样随着力学循环加载其孔隙度不断增大,随着冻融循环作用其孔隙度继续增大。循环载荷作用促使试样孔隙度的增大以原有孔隙扩展为主,冻融循环作用促使试样孔隙度的增大以新增小孔隙和原有孔隙扩展为主。载荷、冻融都将导致试样强度、弹性模量的损伤,单一冻融作用下红砂岩试样强度损伤在5%-10%,但载荷、冻融先后作用下试样强度损伤达到20%-30%,试样的初始强度越小其强度损伤越大。分析试样的微观孔隙和宏观力学之间的相关性,发现损伤试样的孔隙度增幅与试样的强度降幅呈正相关。     

J和CTOD评价公式的试验比较

利用带有深裂纹合金钢的三点弯曲试样通过试验方法对一个J积分和三个裂纹尖端张开位移(CTOD)评价公式进行了研究,利用这些评价公式计算J积分和裂纹尖端张开位移(CTOD),可以简化试验装置和设备.研究结果表明:J积分和CTOD既可以根据加载线位移确定,又可以根据裂纹嘴张开位移确定.