耳片孔边穿透裂纹应力强度因子组合法计算和实验研究

以叠加原理为基础的组合法在工程结构应力的近似分析中得到广泛应用，本文将组合法用于计算分布钉压下耳片孔边穿透裂纹应力强度因子。用云纹法实测耳片应力强度因子探讨组合法的预计精度，通过计算实例，探讨了提高组合法计算精度应该遵循的原则。     

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.     

正交异性复合材料板星形裂纹的应力分析

研究了正交异性板中星形裂纹的平面弹性问题。采用复合材料断裂复变方法,选取适当的保角映射和特殊应力函数推出了裂纹尖端附近的应力场及Ⅰ型、Ⅱ型星形裂纹应力强度因子的解析解。     

含曲线裂纹的各向异性板断裂问题

对各向异性板中抛物线裂纹的断裂问题进行了研究.根据各向异性板的有关理论,设出了应力函数的复变函数表达式.运用保角映射方法和待定系数法,通过构造恰当的保角映射函数,把带有抛物线几何形状裂纹的物理平面映射为带有单位圆的无限域.在该无限域上借助应力边界条件把复合材料断裂问题转化为一类求解方程边值问题,推导出了应力函数的表达式.得到了无穷远处受斜对称载荷时抛物线曲线裂纹尖端附近的应力强度因子、应力场和位移场的解析解.     

有限长主裂纹与微裂纹的相互作用

利用一种新的边界元方法来研究有限长主裂纹与微裂纹的相互作用.该边界元方法由Crouch与Starfield建立的常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成.考虑了两个模型:有限长主裂纹与一个共线微裂纹的相互作用;有限长主裂纹与一对共线微裂纹的相互作用.在分析计算中取微裂纹与主裂纹的长度之比为0.05~0.4.数值结果表明,本数值方法对研究此类有限长主裂纹与微裂纹相互作用是非常有效的,可以揭示微裂纹尺寸的相对大小对有限长主裂纹与微裂纹相互作用的影响性.     

裂纹尖端的位错密度及其应用

本文为弹性断裂力学分析提供了一个新的变量：位错密度．并论证了这一变量在裂纹尖端具有1√r所阶的奇异性．分别给出了三类裂纹问题裂尖位错密度与应力强度因子的关系，对这一变量在数值计算中的应用进行了探讨．     

无限介质中矩形裂纹相互作用分析

为评估含矩形面裂纹的无限介质的局部强度和稳定性,分析了在沿裂纹面正向和切向分布载荷作用下矩形裂纹的应力强度因子及两个共面或平行的矩形裂纹相互作用问题. 基于一类不含强奇异性面力边界积分方程, 采用边界单元技术给出了含裂纹介质的三维静力分析数值方法. 采用该数值方法考察了应力强度因子随矩形裂纹长宽比的变化情况,以及共面和平行矩形裂纹间距对应力强度因子值的影响. 结果表明,当裂纹间距减小时,共面裂纹的应力强度因子增大,而平行裂纹的主要应力强度因子则变小,表现出了不同的相互作用效应;当裂纹间距较大时,两裂纹间的相互作用效应基本消失     

保角映射方法在各向异性板断裂分析中的应用

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,引用适当的保角变换,研究各向异性板中穿透性直线裂纹的平面弹性问题。借助应力边界条件推出应力函数的表达式,得到Ⅰ型裂纹尖端附近的应力强度因子、应力场及位移场的解析解.     

渗透水压下岩体多裂纹相互作用的计算

根据断裂力学理论,建立渗透水压下多裂隙岩体的力学模型,运用叠加原理,推导远场应力和裂隙水压力共同作用下的多裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并在此基础上探讨了近置多裂纹间的相互影响。计算结果表明,如果裂纹之间间距较小,裂纹的相互作用对裂纹尖端处的应力场影响较大,根据裂纹的相对几何位置和裂纹倾角变化,进行不同叠加后的应力场可产生2种效应,应力强度影响加强区与应力强度影响减弱区,当相邻裂纹尖端处于加强区时,该裂纹的应力强度因子将会变大,反之则变小。考虑裂纹间的相互作用与裂纹间的相对距离有关,随着裂纹间距的增大,计算所得出的应力强度因子值都趋于一个定值,该值为不考虑相邻裂纹的影响,计算单一裂纹所得到的应力强度因子值,即当裂纹间距〉裂纹长度时,可以忽略邻近裂纹的相互作用对裂纹尖端应力场的影响。同时,裂隙渗透压的存在,显著影响裂纹尖端的应力场,各条裂纹尖端KI随着渗透压的增大而增加（使-KI逐渐减小）,这表明渗透压抵消了一部分裂纹表面正应力。     

双向载荷作用下无限大板中源于正方形孔的分支裂纹的应力强度因子

为研究源于正方形孔的一对分支裂纹问题提出一种边界元法,该边界元方法由Crouch与Starfield提出的常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其他边界.算例说明,这种边界元法对计算平面弹性复杂裂纹的应力强度因子非常有效.给出的双向载荷作用下无限大板中源于正方形孔的一对分支裂纹的应力强度因子的详细数值结果,可以揭示双向载荷参数对应力强度因子的影响.     

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.     

SH波作用下圆形夹杂与裂纹的相互作用

利用特殊函数的加法公式,采用Green函数法研究圆形夹杂附近的裂纹对SH波的散射和裂纹尖端动应力强度因子的求解.取含有圆形夹杂的基体中任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为Green函数.首先求解圆形夹杂在SH波作用下的散射问题;然后利用Green函数在裂纹实际存在位置实施裂纹的"人工切割",以恢复存在的裂纹,建立裂纹尖端应力的求解积分,得到动应力强度因子的解答;最后对圆形夹杂附近单平行裂纹问题进行了研究.     

裂纹对圆孔SH波散射与动应力集中系数的影响

采用Green函数法研究SH波入射时在圆形孔洞附近存在裂纹的情况下圆孔散射动应力集中系数的求解,取含有圆形孔洞的弹性全空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为Green函数,首先求解圆形孔洞在SH波作用下的散射问题,然后利用Green函数在裂纹实际存在位置实施裂纹的“人工切割”,以恢复存在的裂纹,建立圆孔固边动应力的求解积分,得到动应力集中系数的解答,最后对圆形孔洞附近单裂纹问题进行了研究。     

无限大板椭圆孔的分支裂纹的边界元分析

采用常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成的边界元方法研究内部压力作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其他边界.结果表明,该数值方法对计算无限大板中复杂裂纹的应力强度因子是有效的,可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.     

矩形薄板与弹性半空间地基相互作用研究

半解析单元法分析了矩形薄板与弹性半空间地基的静动力相互作用,提出了板单元和地基单元半解析位移函数.采用在水平两方向解析,在竖向进行离散化的方法,使三维相互作用的问题简化为一维数值计算问题,大大减少了计算工作量.根据半解析单元法编制的程序简单,收敛速度快,并提高计算精度,大大克服了计算工作量.数值计算表明:通过与其他文献其他方法的计算结果对比,结果吻合良好,说明半解析单元法是分析矩形薄板与弹性半空间地基的静动力相互作用的实用方法.     

A numerical analysis of stress intensity factors for cracks emanating from an elliptical hole in a rectangular plate under biaxial loads

Due to the stress concentration effect around ahole, cracks are likely to initiate at the hole under theaction of fatigue loading. Consequently, a number ofpapers dealing with hole edge crack problems are avail-able. Bowie[1]gave solutions of a circular hole with asingle edge crack and a pair of symmetrical edge cracksin a plate under tension. Newman[2]provided a solu-tion by means of the boundary collocation method, andNisitani and Isida[3]by using the body force methodperformed analysis of …     

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.     

拉伸载荷作用下无限大板中三角孔-裂纹问题

针对Bueckner原理普遍化,提出了一种求解远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题的数值方法.通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题,将原问题分解为承受远方载荷不含孔边裂纹的均匀问题和在远方不承受载荷但在裂纹面上和孔的表面上承受面力的问题.算例说明本数值方法对分析无限大板中孔...     

内压圆筒内外表面裂纹交互应力强度因子分析

对内压圆筒内外表面两个相同表面裂纹交互应力强度因子进行了综合分析,分析的裂纹深度与长度比为:b/a为0.25,0.5,0.75,1.0;裂纹深度与圆筒壁厚比为:2b/t为0.2,0.4,0.6,0.7,0.8.数值结果显示,当2b/t＜0.7时,与单个裂纹相比,交互作用使得内外表面裂纹应力强度因子均减小.因而,对于实际的断裂分析,可不考虑交互作用,而将得到偏保守的结果.