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．     

类裂纹缺口断裂准则综述

阐述了缺口断裂力学应力强度因子、COD和J积分概念的三类宏观力学模型和失效评定图方法,介绍了各种模型的基本假定、分析方法、以及最后提出的断裂准则适用的范围。此外,还概述了作者本人的进一步研究。     

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 .     

脆性材料浅裂纹断裂韧度的有限元研究

脆性材料的浅裂纹问题是工程界普遍关注的问题,许多文献的试验表明:脆性材料浅裂纹的断裂韧度低于深裂纹时的断裂韧度,本文通过理论分析和有限元计算,对这一问题进行了讨论。     

三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则

断裂准则是评定含裂纹构件或结构的工作状态是否安全的基准和依据。本文从三维介质中复合型裂纹问题的分析入手,考虑裂纹尖端小范围屈服区对裂纹扩展的影响,提出了描述三维介质中任意形状裂纹扩展规律的F_(?)准则和E_(?)准则。这两个准则均与现有的实验资料吻合得很好,而且还有一个较为突出的特点,即能反映Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ型复合裂纹和Ⅱ—Ⅲ型复合型裂纹中KⅢ对裂纹开裂角的贡献。这一特点是S准则[1]、MG准则[9]、C判据[10]和W判据[11]等一些断裂准则不具有的。     

拉压强度不同材料的复合型断裂准则

考虑了材料拉压性能的不能对复合型断裂强度的影响，提出了巴兰金屈服面上的最大周向应力准则，并与实验结果进行了比较，结果表明：对拉压异性材料，考虑了拉压强度的不同对断裂的影响而建立的断裂准则更接近于实验值。     

混合型裂纹应力不变量断裂准则的分析

利用应力不变量分析了I-II混合型裂纹的开始角,应力不变量断裂准则表明裂纹启裂方向与最大主应力不变量方向一致.该准则预测的I-II混合型裂纹开裂角与实验结果取得了较好的吻合.     

C-M和D-P屈服准则参数与岩石断裂韧度关系研究

通过断裂力学中裂纹端部的应力叠加,得出拉剪裂纹的端部总应力,代入D-P屈服准则和M-C屈服准则,推导得出D-P准则与岩石抗拉断裂韧度和抗剪断裂韧度的关系.与试验数据对比,说明推导的合理性.     

水泥石动态断裂韧性的实验研究

随着大庆油田内部挖潜,开发薄油层,对固井质量提出了更高的要求,水泥石是“先天”带有大量微裂纹和缺陷的脆性材料。为了减轻射流侵彻对水泥环的破坏,改善界面的密封胶结性能,必须对现有的水泥石进行改性研究。根据超混复合材料的原理,我们在水泥石的配比中增加几种填料,通过填料影响改变水泥石的动态断裂韧性。将水泥石制成短棒试件,用分段式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆对几种改性配方的水泥石的动态断裂韧性进行实验测定,给出     

岩石材料动态断裂韧性的实验研究

为了研究岩石类材料的动态力学性能及动态破坏机理,防止出现岩石爆裂造成灾难性破坏,根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法和分离式霍普金森压杆的基本原理,在SHPB装置上测试了花岗岩的动态断裂韧性。对测试结果按照SHPB基本原理进行处理,以试件两端平均载荷带入准静态公式得到动态断裂韧性。处理结果表明,用试件两端平均载荷获得岩石动态断裂韧性的实验方法有效的;花岗岩的动态断裂韧性具有加载速率相关性,随着加载速率的增加断裂韧性增大。     

复合材料分层破坏混合断裂准则

有些复合材料经常发生分层破坏,复合材料纤维的"分层"通常保持在同一平面内的延伸和扩展,类似于断裂力学中裂纹的扩展.将复合材料的混合裂纹看成为Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的叠加,根据断裂力学中能量释放率的观点建立了混合裂纹的断裂准则,并用以分析复合材料混合裂纹的分层破坏现象.     

纤维地聚物混凝土断裂性能试验

为研究不同性质的纤维对粉煤灰基地聚物混凝土(GPC)断裂性能的影响,通过混凝土切口梁的三点弯曲试验,探讨了不同体积率的玄武岩纤维(BF)、聚乙烯基聚丙烯纤维(SPPF)和端勾钢纤维(SF)对GPC断裂性能的影响规律。结果表明：（1）BF-GPC、SPPF-GPC和SF-GPC的抗压强度和劈裂抗拉强度均较GPC有显著提高。最大抗压强度分别在体积率为0.2%、0.8%和1.0%获得。劈裂抗拉强度对应的最佳体积率分别为0.2%、0.4%和1.0%。（2）BF-GPC的各断裂性能指标均随BF体积率的增加先增大后减小。在体积率为0.2%时,BF-GPC的起裂韧度 、失稳韧度 、等效裂缝长度ae和断裂能GF的增益比最大。BF-GPC是以BF拉断为主要特征的脆性破坏。（3）SPPF-GPC的各断裂性能指标在低掺量范围内随纤维体积率增加而增大,在高掺量范围内先增大后减小,并在SPPF的体积率为1.5%时有最大增益比。SPPF-GPC以SPPF的脱黏和拔出而失效,为低延性破坏。（4）随着SF体积率的增加,SF-GPC的各断裂力学参数和断裂能逐渐增大,SF-GPC具有显著的延性破坏特征。SF-GPC中建议采用的体积率为0.5%~1.5%。（5）在地聚物混凝土中,SF的增强增韧效果都是最好的,BF的增强效果胜于SPPF的,但SPPF的增韧要优于BF的。     

结构陶瓷断裂韧性测试方法的研究

准确测试陶瓷材料断裂韧性K_(IC)的关键是预制具有原生裂纹的试样。本文首先对桥压法预制原生裂纹进行了研究,然后针对桥压法存在的问题提出了一种简便而有效的陶瓷材料原生裂纹的预制方法——静态膨胀法。研究结果表明:静态膨胀法中裂纹的扩展是稳态的;通过调节影响膨胀剂压力的多种因素,可以准确地控制裂纹扩展的深度,预制出合适的原生裂纹,对几种陶瓷材料试验后得到了满意的结果。为准确评价结构陶瓷的断裂韧性提供了一种有效可行的方法。     

新的陶瓷缺口试件制备方法及其在断裂韧性测试中的应用

利用模压注塑的方法制出陶瓷缺口试件生坯,然后烧结制成缺口试件。这种方法制备的缺口试件其缺口半径可按需要在很大范围内变化以供选用,其最小可达几μｍ;而且缺口光洁度一致性好;可以很好地用于陶瓷材料缺口强度和断裂韧性的测试。     

基于3D-ILC含60°平行双内裂纹脆性巴西圆盘断裂特性

裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对三维内裂纹的扩展规律以及相互作用的研究较少。基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴压缩试验,记录裂纹扩展过程,得到裂纹起裂及破坏荷载,分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征。基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟,揭示KⅠ,KⅡ,KⅢ分布规律,实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟,并与试验进行对比。结果表明：(1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著,证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性得到证明;(2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹,翼裂纹断口光滑区为I-II型复合裂纹,裂纹侧面为I-II-III型复合裂纹,呈现矛状断口;(3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73%,内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系;(4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用,使扩展呈现明显反对称的裂纹形态;(5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致。结果为三维内裂纹I-II-III型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考。     

不同含水率混凝土断裂过程声发射试验研究

为研究不同含水率混凝土断裂过程的差异性,将干燥试件浸泡不同时间,使其达到不同含水率,基于声发射技术,对三点弯曲梁的破坏过程进行监测。通过比较声发射信号撞击计数、能量计数和振铃计数等不同发射信号来反映不同含水率对混凝土断裂过程力学性能的影响规律,并结合撞击计数、振铃计数和能量计数捕捉起裂荷载,进一步分析水分对起裂韧度和失稳韧度的影响。试验结果表明,相比于P-CMOD曲线,声发射参数变化能更加直观地分析水分对混凝土断裂过程的影响。随着含水率的增加,起裂前,撞击计数累计值呈现增大趋势,起裂后,声发射参数值、峰值以及累计值均呈现减小趋势;损伤演化起始门槛值随含水率的增大而降低,饱和试件较干燥试件最大下降64%;饱和试件断裂过程区宽度较干燥试件最大增大20.8%;     

复合型断裂等W线体积应变能准则

本文利用裂纹尖端附近等应变能密度线,建立了复合型断裂等W线体积应变能准则,本准则与实验数据基本吻合。