有限平板共线裂纹断裂过程的数值模拟和实验研究

采用有限元数值模拟和光弹实验方法分析了各向同性材料共线多裂纹应力场及其强度参量.建立了有限弹性平板内三条共线裂纹计算模型,应用ABAQUS软件的VCCT方法分析计算各向同性材料共线裂纹的裂纹尖端的应力场、应变场分布规律及应力强度因子.并通过光弹实验实测了6061铝板共线裂纹试件的裂纹尖端的应力强度因子.研究结果表明,实验和数值模拟所得的应力云图相似,应力强度因子值基本一致,验证了提出的应力强度因子计算模型的有效性.     

裂纹尖端应力强度因子的有限元计算方法分析

通过在裂纹前缘附近采用退化的奇异单元,远离裂纹部分则采用常规单元的方式,建立了带穿透性裂纹板的有限元模型。分析了1/4节点位移法、位移外推法、虚拟裂纹闭合法3种方法计算裂纹尖端应力强度因子的特点。根据有限元后处理结果,分别采用以上3种方法计算了裂纹尖端的应力强度因子,结果显示3种方法计算结果一致性较好。研究了载荷、裂纹长度、构件几何参数对裂纹尖端应力强度因子的影响。3种方法的比较分析,对裂纹尖端应力强度因子的计算方法选择具有指导意义。     

含裂纹铆钉搭接板的权函数法与扩展寿命分析

铆钉搭接结构是典型的多位置损伤敏感结构,容易在多个铆钉孔边萌生疲劳裂纹,进而威胁飞机结构安全。由于裂纹个数、位置和大小随机多变,铆钉与平板间存在复杂的接触关系。为高效、准确计算多铆钉搭接板的应力强度因子以进行裂纹扩展寿命分析,提出针对搭接结构复杂裂纹问题的权函数分析方法。首先,对多铆钉搭接板的复杂裂纹构型进行合理简化分类,利用其对应的权函数求解应力强度因子。然后,采用有限元分析计算含裂纹多铆钉搭接板的应力强度因子以验证权函数法的计算精度。最后,将经验证的权函数分析方法结合Paris裂纹扩展公式,对铆钉搭接结构进行疲劳裂纹扩展分析,并通过试验验证分析方法的有效性。结果表明,采用权函数法计算的应力强度因子与完全采用有限元方法计算的应力强度因子的相对差别小于5%,分析预测的裂纹扩展寿命与试验结果吻合良好,且计算效率比完全采用有限元法快3个数量级,进而为铆钉连接结构孔边裂纹的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析提供了一个有效方法。     

多裂纹加筋板应力强度因子的解析解——Paris位移公式应用

运用解析方法求解多裂纹加筋壁板的应力强度因子,关键的问题是含裂纹板件(即加筋板的元件,筋条和板)位移场的计算。本文将求解含裂纹板件位移的 Paris公式引进普通的铆钉力法(解析法),从而形成了适用于求解多裂纹组合结构应力强度因子的推广的铆钉力法(解析方法)。文中多裂纹加筋板具体例子的计算表明,推广的铆钉力法计算简便,结果精度高,并且特别适用于组合结构结构参数影响分析和优化的研究。     

方孔分支裂纹的一种边界元分析

方孔分支裂纹是一个很复杂裂纹问题.本文利用笔者最近提出的边界元方法来研究内部压力作用下方孔分支裂纹问题.数值算例与文献报道的结果进行比较,发现这种数值方法无论对无限大板还是对有限大板中复杂裂纹的应力强度因子计算都非常有效.另外本文报道的方孔分支裂纹的应力强度因子数值结果可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.     

含MSD结构应力强度因子半解析数值算法研究

对典型多源损伤(Multiple Sites Damages ,MSD)构型——有限宽板共线孔边随机多裂纹——应力强度因子计算进行了半解析数值算法的细节构造。对参考载荷作用形式下共线孔边单裂纹的组合法应力强度因子系数进行了拟合，使用有限元应力计算格式下的单裂纹权函数，配合交替迭代法，对复杂加载情况下多裂纹应力强度因子进行计算。通过算例验证算法的正确性及可靠性。     

梯度非均匀有限板中裂纹动态响应的有限元分析

为了研究梯度非均匀有限板中裂纹动态响应问题,用波动有限元的方法研究了梯度非均匀板中裂纹在冲击载荷作用下的动态响应.通过对裂缝宽度与到裂端距离插值的方法求裂尖端处的动态应力强度因子(DSIFs),对指数衰减脉冲作用下弹性模量按单向线性变化的梯度非均匀有限裂纹板进行了数值计算.结果显示:无论板材料梯度参数及裂纹长度如何变化,裂尖处动态应力强度因子时程均呈起始快速上升转而缓慢下降;无论在什么时刻,裂尖处动态应力强度因子随裂纹的长度减小而减小,随板材料的功能梯度参数增大而减小.     

求解应力强度因子的单元初始应力法

提出一种计算应力强度因子的单元初始应力法,该法采用退化的1/4节点奇异单元,通过近裂尖最佳应力点应力进行求解,进而求得应力强度因子.采用单元初始应力法对有限尺寸中心穿透裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子计算,数值分析得到的解与精确解相比,平面应变模型的相对误差为3.12%,三维模型的相对误差为3.26%.由该法计算的半椭圆表面裂纹板受远场均布拉力作用下的应力强度因子的数值解与手册解相比,最大相对误差为2.28%.单元初始应力法与位移法相比,具有精度高、简捷、高效的特点,可以较为方便且精确地计算三维裂纹尖端的应力强度因子,值得推广.     

42CrMo钢CT试件应力强度因子的计算方法研究

以风电变桨轴承用42CrMo钢为研究对象，利用Abaqus并采用退化的奇异单元建立了初始裂纹三维有限元CT试件模型，同时进行了裂纹前缘的应力强度因子数值计算。在远离裂纹前缘部分采用六面体网格划分。采用围线积分的方法提取裂纹前缘应力强度因子分布情况，并将数值计算结果与理论计算结果进行对比分析，得到了裂纹前缘应力强度因子分布规律以及在不同载荷和裂纹长度的条件下裂纹前缘应力强度因子的变化规律。     

桅杆结构纤绳拉耳任意形状孔边裂纹SIF计算

给定形状裂纹的SIF(应力强度因子)可以通过各种数值方法确定,但裂纹扩展过程中裂纹形状不断发生变化,对任意时刻所对应的裂纹进行全三维分析确定裂纹前缘应力强度因子不现实且难以实现.通过采用有限元法事先计算各种不同形状、尺寸的桅杆结构纤绳连接拉耳孔边裂纹前缘表面点及最深点处的应力强度因子及无因次形状因子,然后对基本数据进行多参数拉格朗日插值的方法来求解拉耳任意形状孔边裂纹的应力强度因子.并对某一形状裂纹的应力强度因子插值计算结果与有限元直接分析结果进行了对比,结果表明插值法具有较高的可靠性,可用于应力强度因子的近似计算.     

道路病害形态特征的图像分析

路面裂缝是道路病害的主要表现,在路面裂缝的检测过程中,为了准确、详细记录路面裂缝信息,需要对裂缝病害的形态特征进行分析,针对这一问题,提出了道路病害形态特征的图像分析方法.首先,对提取后的路面裂缝进行膨胀处理,连接断裂的裂缝;然后通过细化处理,得到具有单像素宽裂缝的裂缝骨架;最后采用游码和链码统计裂缝的像素数目和几何形态特征,实现对路面裂缝的特征参数值获取及量化描述.结果表明该裂缝图像分析方法对道路裂缝形态特征的描述和统计有效,具有实用价值.     

混凝土坝临时断面过流条件下温度裂缝的防治

大坝临时断面过流相当于混凝土承受一次大的寒潮,对于临时断面处在强约束区的坝段,过流极易使大坝产生劈头或贯穿裂缝.针对裂缝产生的原因,提出了过流保护与坝体永久保温相结合的方法,采用复合式保温板对大坝过流断面进行保温可有效地防止过流后产生劈头或贯穿裂缝.继而提出了对劈头和贯穿裂缝可采用限裂钢筋和灌浆相结合的处理方法,可供同类工程参考.     

采用U-Net卷积网络的桥梁裂缝检测方法

针对传统的桥梁裂缝检测准确性不高、丢失细节信息、宽度信息获取困难等问题,提出一种采用U-Net卷积网络的像素级、小样本的裂缝检测方法。该方法使用多层卷积自动提取裂缝特征,并利用浅层网络与深层网络叠加的方法实现裂缝局部特征与抽象特征的融合,从而保留裂缝细节特征,使得检测准确性大大提升。对检测结果中出现的背景杂波和伪裂缝,采用阈值法和改进的迪杰斯特拉连接算法来实现裂缝的精细提取。最后,采用八方向搜索法实现裂缝宽度的精确测量。实验证明,所提方法能准确、完整地对桥梁裂缝进行提取,宽度测量准确,可以满足应用需求。     

Crack status analysis for concrete dams based on measured entropy

The integrity and safety of concrete dams are seriously affected by the existing cracks in dam bodies, and some serious cracks may cause dam failure or disaster. The propagation of cracks in concrete dams is accompanied by changes in energy distribution, which can be represented by changes in the structure’s system entropy. Therefore, the entropy theory can be used in analyzing the behavior of dam cracks. Due to the randomness and locality of crack propagation, it is difficult to predict the location of cracks by traditional monitoring methods. To solve this problem, the influence of spatial positions of monitoring points on inspection zones is represented by a weight index, and the weight index is determined by the distance measure method proposed in this paper. Through the weighted linear fusion method, the entropy of multiple monitoring points is obtained for analyzing the behavior of dam cracks in the selected zones. Meanwhile, the catastrophe theory is used as the variation criterion of an entropy sequence in order to predict the instability time of dam cracks. Case studies are put forward on a high arch dam, and the fusion entropy is calculated according to the monitoring data from strain gauges. Results show that the proposed method can effectively predict the occurrence time and location of dam cracks regardless of the layout of monitoring instruments, and it is a new way to analyze the occurrence and propagation of dam cracks.     

A numerical method for multiple cracks in an infinite elastic plate

This article examines the interaction of multiple cracks in an infinite plate by using a numerical method. The numerical method consists of the non-singular displacement discontinuity element presented by Crouch and Startled and the crack tip displacement discontinuity elements proposed by the author. In the numerical method implementation, the left or the right crack tip element is placed locally at the corresponding left or right crack tip on top of the constant displacement discontinuity elements that cover the entire crack surface and the other boundaries. The numerical method is called a hybrid displacement discontinuity method. The following test examples of crack problems in an infinite plate under tension are included： “ center-inclined cracked plate”, “interaction of two collinear cracks with equal length”, “interaction of three collinear cracks with equal length”, “interaction of two parallel cracks with equal length”, and “interaction of one horizontal crack and one inclined crack”. The present numerical results show that the numerical method is simple yet very accurate for analyzing the interaction of multiple cracks in an infinite plate.     

基于应力吸收层的沥青混凝土加铺层结构应力分析

本文通过三维有限元数值模拟方法,对基于应力吸收层的旧沥青混凝土冷再生加铺层结构进行力学分析.研究表明:适当增加加铺层的厚度对防止反射裂缝的产生十分有效;不能用提高加铺层模量的方法来防止反射裂缝;合理的增加冷再生基层的厚度和减小冷再生基层的模量,对防治反射裂缝非常有效;适当提高应力吸收层的厚度对预防反射裂缝效果明显;应力吸收层的模量的提高对预防反射裂缝效果不明显.     

计算开槽电大目标电磁散射的IPO-MOM混合法

由于常用的高频近似法和数值方法难于求解较复杂目标的电磁散射问题,故提出一种将迭代物理光学法（ＩＰＯ）和矩量法（ＭＯＭ）相结合计算二维开槽电大目标电磁散射的混合方法．该方法根据等效原理将原问题进行分解,分别采用迭代物理光学法和矩量法计算槽缝填充的电大目标散射场和槽缝散射,并应用广义网络原理处理口径耦合问题．数据结果表明这种方法是精确和高效的．     

混凝土面板裂缝渗流计算与分析

混凝土面板堆石坝的防渗面板容易产生裂缝,裂缝的渗流状态与形式对坝体安全有着直接的影响.采用岩体裂缝渗流的理论计算方法,结合工程实例对防渗面板裂缝内部的渗流状况及形态进行分析,确定了防渗面板裂缝的渗流状态,为其防渗处理及加固提供了依据.     

混凝土裂缝特征参数的图形化定量分析新方法

为了定量化评估混凝土开裂问题,基于数字图像技术,提出一种混凝土裂缝的图形化提取方法.给出定量计算混凝土裂缝的面积、分形维数、长度、宽度等特征参数的算法,采用Matlab编写计算混凝土裂缝特征参数的应用程序.通过混凝土平板实验裂缝的计算分析表明,采用此新方法可以有效避免由于阈值的选取造成的误判和图像除噪过程,混凝土裂缝的图形化提取方法具有准确、方便、快捷的优点,特征参数的算法具有良好的计算精度.对混凝土裂缝分形维数的分析表明,混凝土的早期裂缝具有明显的分形特征.采用分形理论描述混凝土早期裂缝的不规则性是有效的,为混凝土裂缝的定量研究提供了有利的工具.     

云南沾益化肥厂3#液氨球罐缺陷评定

依据ＣＡＤＡ－８４对云南沾益化肥厂３＃液氨球罐１９９６年５月检验出的表面裂纹作出了缺陷评定