各向异性平面内双边半无限裂纹问题的基本解

应用复变函数的方法，对于含双边半无限裂纹的各向异性平面，给出了其在任意集中力作用下的复应力函数基本解与应力强度因子基本解；结果表明：当外载作用在裂纹表面上时，其应力强度因子与相应各向同性的情形相同     

含周期性裂纹正交各向异性板平面问题的应力场分析

通过引入适当的Westergaard应力函数,采用复变函数方法和待定系数法对含周期性裂纹正交各向异性纤维增强复合材料板的Ⅰ 型、Ⅱ型问题中裂纹尖端附近的应力场进行了力学分析。在远处对称载荷与斜对称载荷作用下,先给出Ⅰ型、Ⅱ型问题在裂纹尖端处的应力强度因子,然后导出用应力强度因子表示的Ⅰ型、Ⅱ型裂纹问题应力场的解析表达式。此外,应力场大小与材料常数有关,这是正交各向异性材料不同于各向同性材料的特征。由于裂纹的周期分布,应力强度因子的大小取决于形状因子。结果表明,形状因子随着裂纹长度的增加而增大,随着裂纹间距的增大而逐渐下降,当裂纹间距趋于无穷大时,退化为含单个中心裂纹正交各向异性纤维增强复合材料板的结果。      

方形截面管横向裂纹的应力强度因子KI

利用裂纹张开能量释放率建立了一个求解方形截面管横向裂纹应力强度因子的一个方法。给出了方形截面管裂纹张开能量释放率的 G*-积分表征,以及和应力强度因子的关系。同时也给出了 G*-积分与载荷、几何参量以及机械性能参数的关系,进而得到方形截面管横向裂纹的应力强度因子。给出的方法不仅适用于一般箱形结构件的裂纹问题,也适用于其它有限边界多边管状结构的三维裂纹问题,过程极为简单。     

新的估算表面裂纹应力强度因子经验公式

该文给出了新的估算拉伸和纯弯曲载荷下表面裂纹应力强度因子的经验公式。根据疲劳裂纹扩展的数值模拟结果确定强度因子分布函数;利用按已知应力强度因子分布函数求裂纹形状及相应应力强度因子的方法计算给定尺寸的表面裂纹的应力强度因子;通过对数值结果的曲线回归得到估算表面裂纹应力强度因子经验公式。利用该公式对有限厚度和宽度平板内表面裂纹的应力强度因子进行了估算,并与已知的半椭圆形表面裂纹的应力强度因子解进行了比较。该文结果为估算表面裂纹应力强度因子提供了一种新的途径。     

拉伸环向周期裂纹管的应力强度因子

利用裂纹非自发扩展的能量释放率,即G^*-积分理论分析求解了拉伸周期裂纹管应力强度因子问题,给出了周期裂纹管应力强度因子的系列解答.该解亦可作为开裂曲板应力强度因子的近似解.     

倾斜应力作用下垂直于功能梯度材料夹层的币型裂纹扩展问题

分析了功能梯度材料中币型裂纹扩展问题。该裂纹体受有与裂纹面成任意角度的张应力或压应力,裂纹垂直于无限域中功能梯度材料夹层。假定非均匀介质的功能梯度材料夹层与两个半无限域完全结合,其弹性模量沿厚度方向变化。利用已发表的裂纹应力强度因子数据和线弹性断裂力学的叠加原理,将应力强度因子耦合于最小应变能密度因子断裂判据,讨论了裂纹扩展的临界荷载;并讨论了荷载方向和材料性质对临界荷载的影响。     

热冲击下带裂纹功能梯度厚壁圆筒的分析

针对功能梯度材料热冲击下的断裂问题,对功能梯度材料的材料参数分类进行加权处理,建立带裂纹功能梯度厚壁圆筒的模型;给出热量平衡方程与边界条件,建立相关问题的有限元分析格式;改进Calahan算法以适用于带状稀疏矩阵的一阶非齐次常微分方程组,完善温度场的求解过程,计算了裂纹尖端的温度应力强度因子,并且分析功能梯度材料组分构成对温度应力强度因子的影响。以上研究为带裂纹功能梯度厚壁圆筒的可靠性分析及结构优化设计提供了参考。     

双相材料空间中受剪切载荷作用的平片裂纹问题的超奇异积分方程解法

本文利用三维断裂力学的超奇异积分方程的求解方法，对双相材料空间中垂直于界面的平片裂纹在剪切载荷作用下的问题作了研究，首先使用边元界法，在有限部分积分的意义下的问题归结为一组以裂纹面位移间断（位错）为未知函数的超奇异积分方程，然后使用有限部分的理论，并给出边界元法为其建立了数值法，在此基础上，讨论了用裂纹面位移间断计算应力强度因子的方法，最后以两个典型的平片裂纹问题的应力强度因子进行了计算，其数值结     

基于裂纹尖端应力比值的含裂纹功能梯度材料圆筒应力强度因子计算方法

由于功能梯度材料（FGM）性质的特殊性,现有含裂纹FGM结构应力强度因子计算方法难以避免复杂的矩阵运算以及数值积分。该文针对含外表面环向裂纹FGM圆筒,利用FGM圆筒与均匀材料圆筒裂纹尖端应力之间的比例关系,将复杂的FGM圆筒应力强度因子求解问题转化为简单的应力值提取问题以及经验公式计算问题,仅由均匀材料圆筒应力强度因子经验公式、均匀材料圆筒和FGM圆筒裂纹尖端应力比值即可得到任意含裂纹FGM圆筒应力强度因子。该方法仅需建立2D轴对称模型即可满足计算要求,在保证精度的基础上成功回避了传统方法中的复杂矩阵运算以及数值积分,且适用于不同FGM、筒体尺寸、裂纹深度等情况下的应力强度因子计算。通过多组算例对比分析,证明该方法计算精度高、计算过程简便,便于工程应用。     

压电介质夹杂功能梯度压电带界面双裂纹反平面问题

利用积分方程方法,本文研究了夹在两个均匀压电半空间的功能梯度压电带界面共线双裂纹的反平面问题。在电渗透型边界条件下,通过Fourier余弦变换将所考虑的问题化为一对偶积分方程,再用Copson方法将该对偶积分方程转化为Fredholm方程进行数值求解,从而给出了裂纹尖端的应力强度因子,电位移强度因子的表达式。分析了裂纹长度,功能梯度非均匀参数以及材料的几何尺寸等对应力强度因子的影响。     

椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子分析方法

应力强度因子是断裂力学中一个重要的参量。基于虚功原理和弯曲理论,利用裂纹非自发扩展的能量释放率,即G*-积分理论分析求解了椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子问题,给出了椭圆形截面管裂纹张开能量释放率的G*-积分表征,得出不同载荷作用下椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子的具体表达式。通过将其结果与有限元分析所得结果的比较,表明该方法最大的特点是能够给出封闭解,且计算简单。     

非均匀复合材料中反平面裂纹的动态断裂力学研究

对于非均匀复合材料中多个裂纹的动态断裂力学问题, 提出了一种分析方法, 假设复合材料为正交各向异性并含有多个垂直于厚度方向的裂纹, 材料参数沿厚度方向为变化的, 沿该方向将复合材料划分为许多单层, 假设单层材料参数为常数, 应用柔度矩阵/刚度矩阵方法及Fourier变换法, 在L aplace 域内推导出了控制问题的奇异积分方程组, 并用虚位移原理求解, 给出了应力强度因子及能量释放率的表达式, 然后利用Laplace 数值反演, 得出了裂纹尖端的动态应力强度因子和能量释放率。作为算例, 研究了带有两个裂纹的功能梯度结构, 分析了材料参数的优化对降低应力强度因子的意义。      

压电材料中渗透性周期共线反平面裂纹问题

本文利用复变函数方法,借助于Riemann-Schwarz延拓技术和保形映照方法,研究了渗透性边界条件下周期共线反平面裂纹问题,获得了解的表达式,得到了力学和电学强度因子。结果表明在裂纹尖端应力和电位移的奇异性都与远场作用的应力载荷和裂纹长度有关,其中应力的奇异性与材料无关,电位移的奇异性则与材料有关,电载荷对裂尖的奇异性没有影响。最后,运用数值算例,给出周期裂纹间的干涉效应和裂纹的尺度效应。     

裂纹面荷载作用下多裂纹应力强度因子计算

该文基于比例边界有限元法计算了裂纹面荷载作用下平面多裂纹应力强度因子.比例边界有限元法可以给出裂纹尖端位移场和应力场的解析表达式,该特点可以使应力强度因子根据定义直接计算,同时不需要对裂纹尖端进行特殊处理.联合子结构技术可以计算多裂纹问题的应力强度因子.数值算例表明该文方法是有效且高精确的,进而推广了比例边界有限元法的...     

垂直界面裂纹应力强度因子的加料有限元分析

为求解裂尖位于界面上的垂直双材料界面裂纹应力强度因子,发展了一种加料有限元方法。该方法应用Williams本征函数展开和线性变换方法求解裂尖渐进位移场,将该位移场加入常规单元位移模式中,得到加料垂直界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,给出加料有限元方程。建立了典型垂直界面裂纹平面问题的加料有限元模型,求解加料有限元方程直接得到应力强度因子,与文献结果对比表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于垂直界面裂纹的计算分析。     

区域分裂法用于抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子的三维有限元计算

本文用三维有限元方法求解抽油杆表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用区域分裂算法，由裂端２７节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹的变化．算例与数值计算吻合得很好，表明本文结果有较高的精度。     

循环载荷压半周对疲劳裂纹扩展速率的影响

本文使用ＬＹ１１ＣＺ铝合金及１８ＭｎＨＰ钢两种板材的中心裂纹拉伸试件，在不同应力水平及应力比下，就应力比，特别是循环载荷压缩部分对疲劳裂纹扩展速率的影响进行了试验研究和分析，指出，现有裂纹闭合理论不足以解释载荷压半周的作用，并就两种材料给出了估算裂纹扩展速率的经验公式。在此基础上还指出，用线弹性断裂力学应力强度因子Ｋ作为裂纹扩展的控制参量，在理论上，有待进一步研究。     

红外热像技术测量Ⅰ型裂纹应力强度因子的研究

目前工程中出现的裂纹形态主要是I型,大多数工程构件中裂纹的应力强度因子难以直接接触测量,建模计算也因受力条件复杂而耗时和困难。红外热像技术以非接触式测量方法为研究材料和结构的断裂问题提供新的实验手段。通过研究在不同频率循环拉伸条件下304不锈钢试件的热-力响应,得到材料体积应变与温度变化的定量关系,进而对紧凑拉伸试件进行循环加载,同步测量裂纹尖端的温度场,获得I型材料裂尖附近应力强度因子。实验结果表明:在近绝热条件下,材料热弹性区的温度变化与体积应变成定量线性关系;不同荷载条件下实测裂纹尖端附近应力强度因子与理论值对比,误差均在2%以内,说明利用红外热像实验方法测量工程实际中循环荷载情况下的应力强度因子是可行并且可靠的。     

在反平面变形下功能梯度压电板条的应力强度因子分析

利用Fourier变换技术将混合边值问题化为对偶积分方程,求解对偶积分方程得到应力强度因子以及电位移强度因子的表达式。最后通过数值计算讨论了材料参数、载荷条件以及裂纹的几何参数等对功能梯度压电材料中裂纹尖端应力强度因子的影响。     

无限大平面中斜裂纹的压剪断裂分析

根据Muskhelishvili的复势理论,结合裂面边界条件和位移单值条件,将无限大平面受压应力作用的裂纹问题转化为对应的Hilbert问题,并运用复变函数法分别给出了在伪集中力作用下,不同裂面形态的基本解。对不同裂面形态的摩擦力大小和分布进行了详细分析,建立了新的摩擦力计算模型。采用“伪力法”和叠加原理,结合所求的基本解,给出了含中心斜裂纹的岩石类材料在压缩荷载作用下的应力强度因子(SIF)的解法。研究表明:裂面状态对KⅠ的大小没有影响,而对KⅡ的影响却很大,相同应力条件下,裂面状态会影响裂纹的开裂角和开裂方式。