有限宽正交异性薄板应力集中的试验研究

本文介绍应用平面光弹性试验和三应变片电测外推法。测定中心有圆孔的有限宽正交异性弹性拉板的应力集中系数。经比较,二者的数据相当吻合,表明这二种方法都是有效的。     

半圆孔板承受拉伸和弯曲时的三维应力集中

根据Hellinger-Reissner原理建立了具有一个无外力圆柱表面三维8节点杂交应力元,元内假定应力场满足以柱坐标表示的三维平衡方程及无外力圆柱面上的外力边界条件,当元退化为二维时也满足协调方程。单元位移场选取与相邻元协调。用这种特殊杂交应力元,在相当粗的网格下即能准确地分析具有半圆孔厚(薄)板的三维(二维)应力集中。     

SH波入射下正交各向异性双相介质界面附近圆孔的动应力集中

基于复变函数和格林函数的方法,探讨了SH波在具有圆孔的正交各向异性两相介质中的散射,分析了圆孔周围的动态响应规律。首先建立问题的二维解析模型,将全空间分为两个部分：均匀各向同性上半空间以及含圆柱形孔洞的正交各向异性下半空间。采用格林函数法推导出了两半空间界面处各点的格林函数表达式,并引入复变量,构造出了SH波入射下求解区域内位移和应力的表达式。考虑界面的连续性条件,将未定反平面力加载到两个半空间的水平界面上,推导出Fredholm定解积分方程组,用弱奇异积分方程的直接离散方法求解。最终通过算例分析,发现介质的正交各向异性参数、入射波波数、角度以及孔洞埋深等对下半空间圆孔周边的动应力集中系数(DSCF)影响显著。     

单轴拉伸状态下V型切口的应力集中系数

为统一单轴拉伸状态下相同应力集中系数的V型切口形状尺寸设计,以提高缺口试样试验结果的可比性。比较分析目前拉伸试验、疲劳试验和持久试验等标准方法规定使用的试验切口形状尺寸以及计算公式。通过疲劳试验数据结果,依据缺口疲劳系数值和应力集中系数的拟合关系,验证最新修订版的ISO 204标准与DIN 743-2——2000标准给定的公式更适合V型切口形状试样的应力集中系数值计算。并提出以统一的计算公式和切口形状尺寸比例作为设计遵循的准则,提高单轴拉伸状态下缺口试样测试材料缺口敏感性结果的可比性。     

杂交有限条法及其在正交异性板上的应用

本文建立了一种杂交有限条法,并应用于各向同性板和各向异性板。这工作是基于修正余能原理进行的。在有限条列式的过程中,在条中假设应力场而在条的边界上假设位移场。数值计算表明,过种方法是合理的,能较快地逼近准确解。      

梁与正交各向异性板弯曲波的传递特性研究

以正交各向异性板与各向同性梁耦合系统弹性波传递特性为研究对象,基于弯曲波传播的动力学分析,推导出子系统间的功率流传递系数(power flow transmission coefficient,PTC)和耦合边界处的耦合损耗因子(coupling loss factor,CLF)表达式.计算分析了内损耗因子、频率和方向...     

计及界面损伤的割口正交叠层板的拉伸破坏

基于剪滞理论, 建立了一种计及界面损伤的分层剪滞模型, 分析了含割口的正交叠层板在拉伸荷载作用下的应力重新分布问题, 据此可求得界面损伤区长度和割口前缘完整纤维的应力集中因子。在此基础上,采用细观统计破坏理论, 研究了割口正交叠层板的拉伸破坏机理和强度, 定量获得了残余拉伸强度与界面剪切强度的关系, 所得结果与现有实验吻合较好。结果表明, 应力集中和强度与割口长度及界面剪切强度有关; 适宜的界面黏结, 具有较高的残余拉伸强度。      

有限宽中心裂纹板在裂纹面受一对偏心反平面集中力的弹塑性分析

有限宽裂纹板的弹塑性分析是弹塑性断裂力学中最困难的问题之一。本文对有限宽裂纹板在裂纹面任意点受一对反平面集中力的情形采用裂纹线场分析方法,将各场量在裂纹线附近展开,利用平衡方程和屈服准则进行弹塑性分析,这种分析不需要作小范围屈服的假定。通过裂纹线上的弹塑性应力场在弹塑性边界上进行匹配得出荷载与裂纹线上塑性区长度之间的关系,进而分析得出荷载的不同位置和板宽所对应的临界荷载。     

有限宽度和椭圆孔形状对缺口层合板强度预测的影响

本文采用有限元方法对正交各向异性材料含有不同椭圆孔形状的有限宽度板作了分析,给出了有限宽度和椭圆孔形状对应力集中因子K₁和孔边应力分布σ_y(x,0)的影响公式。数值结果表明:正交各向异性板的有限宽度和椭圆孔形状对K_r和σ_y(x,0)的影响均与各向同性材料不同,所以有限宽度和椭圆孔形状将对缺口层合板强度的预测产生影响。      

Three‐dimensional stress concentrations at circular pin holes in clearance‐fit lugs

The influences of thickness and bonding clearance on stress concentration factors (SCFs) at circular holes in pin‐loaded straight lugs are systematically investigated using the finite element method. The three‐dimensional effect on stress concentration at pin hole is strong when the thickness B of lug is higher than the radius R of pin hole. The maximum tensional SCF K_max normalized by its corresponding plane stress solution K_p–σ increases with increasing B/R when B/R is higher than 2 for all of r/R (the radius of pin to that of lug), and also increases with decreasing r/R for a given B/R. It is also found that the plane stress SCF K_p–σ nearly remains a constant when r/R < 0.98, but is strongly sensitive to r/R and increases by 30% with r/R changing from 0.98 to 1. On the other hand, the friction coefficient, Young's modulus and the load level have also influences on stress concentrations, which should not be neglected in design of structures. An empirical formula of the maximum SCF is obtained for convenience of engineering applications.     

Stress Concentration Factors for a Circular Hole in Curved Beams Under Bending Loads

Abstract: As a contribution to the field of stress concentration studies, the case of circular hole in curved bar elements under bending is hereby studied. Trend values of stress concentration factors (SCF) are presented based on selected variables of the problem for two critical hole locations. The results will help to identify an SCF law for practical use by applying the statistical method of regression analysis. Two approximations obtained by means of computational methods are compared with those obtained by photoelastic experimental method.     

带形介质内SH型导波对圆柱孔洞的动力分析

弹性板壳的反平面运动中由缺陷引起的应力集中问题可以按照带形介质中圆柱孔洞对SH型导波的散射问题来分析。首先,构造带形介质中相容导波的形式,即其满足上、下边界应力自由条件。之后,由波函数展开法给出圆柱孔洞散射波的级数表示,根据累次镜像叠加的方法构造由上、下边界反射所形成的相容的散射导波。最后,给定入射导波,由圆柱孔洞边界应力自由的条件来定解波函数级数的系数。数值算例求解了特定导波对圆柱孔洞的散射,给出了圆柱孔洞边沿的动应力分布,讨论了导波阶数、频率以及孔洞位置的影响。     

一维正方准晶椭圆孔口反平面问题的半逆解法

选取新的位移势函数,利用半逆解法及待定系数法,研究一维正方准晶平行于准周期方向的椭圆孔口问题,给出了应力场的显式解析解。在极限状态下,椭圆孔口问题可退化为Griffith裂纹问题,得到了相应裂纹问题的应力场和应力强度因子的显式解析解。