正交异性复合材料板界面裂纹尖端应力强度因子

研究了两种不同的正交异性复合材料板受对称载荷作用的界面裂纹问题.据弹性力学理论、断裂力学知识,给出了该问题的力学模型:一类偏微分方程边值问题.通过引入特殊的应力函数,采用复变函数方法和待定系数法求解了八阶齐次线性方程组,推出了两种相异正交异性复合材料板的双材料弹性常数的计算公式,得到了受对称载荷作用的界面裂纹尖端应力强度因子的计算公式,给出了一个工程应用算例.其结果在相关断裂分析的理论研究与实际应用中具有重要的参考价值.     

正交异性双材料反平面界面裂纹分析

研究了正交异性双材料反平面界面裂纹问题。采用复合材料断裂复变方法,构造了特殊应力函数,通过求解一类偏微分方程组边界问题,推导出界面裂纹尖端附近的应力场、位移场及应力强度因子的表达式,确定了裂纹尖端应力场的奇异性,结果现实裂尖附近应力具有r^-1/2的奇异性,但没有振荡性。     

任意裂纹面荷载作用下界面断裂分析

为研究裂纹面上作用的荷载对裂纹稳定性的影响,本文基于比例边界有限元方法提出裂纹面作用有任意方向、任意大小面荷载的界面应力强度因子求解模型.界面裂纹具有复数形式的应力奇异性指数,在任意裂纹面荷载作用下其奇异应力场更为复杂.应用本模型,径向的位移和应力可解析求解,无需网格细分即可自动反映裂尖的应力奇异性.裂纹面上的任意荷载首先可分解成平行于裂纹面以及垂直于裂纹面的分量,并进一步分解成有限项幂函数的和.对每个幂函数荷载解析求解,基于线性叠加原理获得结构在全部荷载作用下的解.该模型对各向同性材料和各向异性材料均适用.文中通过板承受裂缝面荷载时的应力强度因子求解的多个算例对该模型进行了验证和应用,对板的几何尺寸和双材料参数进行了敏感性分析,并应用于重力坝坝踵界面裂缝在水压力作用下的应力强度因子求解.     

含穿透裂纹圆柱体的非对称弯曲问题

本文是文献[1]的继续。在本文中我们采用复变函数方法讨论了具有中心穿透直裂纹的圆柱体的非对称弯曲问题,给出了易于工程应用的二型与三型裂纹应力强度因子的解析解。     

渗透型圆弧界面裂纹的压电材料反平面问题

用复变函数解析延展原理,研究了集中载荷作用下的不同压电材料反平面应变状态的共圆弧电渗透型界面裂纹的耦合场;对单个圆弧裂纹,给出了封闭形式的复函数解和场强度因子,结果表明,在裂尖处耦合场有（１／２）阶的奇异性。     

基于FRANC2D的中央裂纹平板断裂力学分析

针对用于断裂力学分析的通用有限元程序和专业有限元程序进行了分析,介绍了FRANC2D程序的建模、断裂力学分析过程。以含有中央裂纹平板为研究对象,验证了FRANC2D用于计算KⅠ值的可行性;通过网格粗细模型结果比较发现,用FRANC2D分析时,网格大小对计算结果影响不大,采用较粗网格就能得到满意的结果。通过对应力强度因子KⅠ、J积分法、应变能释放率G值有限元和理论结果比较,FRANC2D计算精度满足工程需要。     

含裂纹板的应力强度因子分析

着重研究了含裂纹悬臂矩形板的应力强度因子的算法，利用《应力强度因子手册》中的曲线对现有的经验公式进行了修正，并与有限元结果对比。结果表明，修正后的公式对解决平板弯曲问题是可行的．     

沥青混凝土路面温缩裂缝的研究

结合沈大高速公路沥青混凝土路面破损状况的实测资料,对高等级沥青混凝土路面温度收缩裂缝形成的力学机制和影响因素进行了研究.通过现场对沥青混凝土路面温缩裂缝发育规律的观测及沥青混合料室内试验的研究表明:低温变化速率对沥青混凝土路面内部产生温度应力的大小和性质起决定性作用.沥青的性质和矿料的性质及组成是决定沥青混凝土路面温缩裂缝发育状况的两个控制性因素;而环境因素如气温、路面结构、交通量及路龄则决定温缩裂缝的发育程度.     

动荷载下含反射裂缝沥青路面结构黏弹性分析

为了获得含反射裂缝沥青路面结构的工作性状，基于黏弹性动力学、断裂力学理论和平面应变有限单元法，采用ABAQUS软件，分析了车辆行驶速度、路面结构层的温度和阻尼比对单周期半波正弦荷载作用下含反射裂缝沥青路面结构的动应力强度因子分布规律的影响.结果表明，最大动应力强度因子随行驶速度的增加而减小，当行驶速度由40 km/h增加至120 km/h时，最大动应力强度因子减小了21.6%；不同温度下的最大动应力强度因子出现的时间基本相同，且最大动应力强度因子随温度的升高而减小；路面结构的动应力强度因子曲线随阻尼比的增加而逐渐后移，且最大动应力强度因子值逐渐减小，同时最大动应力强度因子出现的时间向后延迟.     

界面条件对半刚性沥青路面结构应力分布的影响

采用三维弹塑性力学模型的有限元方法,分析了层间接触条件、轴载对路表与路基顶面弯沉、结构层最大拉应力的分布与大小、界面摩擦力与界面位移的影响.揭示了层间界面条件与路面整体性能的重要关系.分析认为,界面连续问题是半刚性沥青路面易发生早期结构病害、极易发生水损坏的关键问题.对路基工作区的深度、最大弯拉应力计算点的位置及目前的高速公路半刚性沥青路面结构超载的临界荷载给出了建议值.     

界面条件对半刚性沥青路面结构应力分布的影响

采用三维弹塑性力学模型的有限元方法,分析了层间接触条件、轴载对路表与路基顶面弯沉、结构层最大拉应力的分布与大小、界面摩擦力与界面位移的影响.揭示了层间界面条件与路面整体性能的重要关系.分析认为,界面连续问题是半刚性沥青路面易发生早期结构病害、极易发生水损坏的关键问题.对路基工作区的深度、最大弯拉应力计算点的位置及目前的高速公路半刚性沥青路面结构超载的临界荷载给出了建议值.     

多环交界裂纹面在谐振应力波作用下的动应力强度因子

研究埋藏圆柱体中多个环形交界裂纹面上受谐振应力波作用时的弹性波散射问题,以裂纹面的位错密度函数为未知量,利用Fourier积分变换,将问题归结为第二类奇异积分方程;然后通过数值求解奇异积分方程,获得裂纹尖端的动应力强度因子;给出了双裂纹动应力强度因子随入射波频率变化的关系曲线。     

基于层间滑移的沥青路面响应分析

对层间发生相对滑动条件下路面体响应的各分量进行了求解.通过算例明确了层间相对滑动对路面响应各分量的影响,计算结果表明面层与基层间相对滑动对路面受力有较大影响,在设计中应予以考虑;基层与土基间相对滑动对路面的影响不明显.路面体各结构层之间的相对滑动使路面承载力下降,是导致普通公路早期破损的原因之一.     

沥青路面纵缝深度灌缝方法及施工工艺

提出了沥青路面纵缝深度灌缝的方法及工艺,以彻底根治纵向裂缝.首先研究了满足深度灌缝要求的水泥砂浆配合比,其次通过试验路的现场灌缝工艺研究,确定了包括灌缝时机选择、裂缝预处理、钻芯布孔、埋置封堵管、灌浆和养生等关键环节的工艺流程.试验结果表明:配制的水泥砂浆具有很高的流动性和早期强度,灌缝方法可以将砂浆灌入裂缝处路面的基...     

泡沫沥青温拌再生混合料试验研究

动态剪切流变试验评价不同拌和工艺下沥青结合料的老化程度,并提出老化因子量测指标。试验结果表明,泡沫沥青老化程度较低,沥青混合料路用性能受到影响。拟设计中粒式沥青混凝土HMA-AC-20、FWMA-20-RAP、FWMA-20同级配的三组混合料,进行性能检测。结果表明,泡沫沥青再生混合料可压实性好、抗水损害较好;泡沫沥青混合料抗疲劳开裂、抗低温开裂效果好;加入RAP料后压实沥青混合料的动稳定度提升很多,但仍然赶不上热拌沥青混合料。     

含裂缝沥青路面结构轮载响应分析

采用Abaqus6.10有限元软件建立三维含裂缝路面结构模型,以Coulomb摩擦接触模拟路面裂缝力学行为,对含裂缝路面结构进行标准轮载力学响应分析。计算在标准轮载作用下路面结构顶面弯沉、基层及面层层底拉应力的大小及分布规律。研究表明,在轮载作用下,含裂缝路面结构在平行于裂缝方向的拉、压应力沿深度方向均增大;在轮载靠近裂缝边缘时水泥稳定基层层底出现峰值拉应力,路面结构以平行于裂缝的拉应力破坏为先导;裂缝的存在对弯沉影响很大,降低了路面结构的传荷能力和整体性,路面结构设计应考虑裂缝的影响。