长圆柱中周期型环状裂纹尖端的奇异应力

本文采用奇异积分方程方法研究了含周期型环边裂纹长圆柱的轴对称拉伸问题。假定裂纹表面均匀受压,圆柱表面应力自由。首先使用积分变换将此边值问题化为求解一个奇异积分方程,然后将未知函数表示为Jacobi多项式的级数形式,得到一组线性代数方程;求解后得到裂纹尖端的奇异应力分布和应力强度因子的数值结果,与类似的工作相比,本文给出的结果令人满意。     

带有便士状裂纹的有限长圆柱体的Ⅰ型应力强度因子

本文考虑一个有限长带裂纹圆柱体的问题．通过使用汉克尔和有限正弦变换,问题化为一个第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的求解,对于小的裂纹半径对圆柱体长度比值,利用积分方程的迭代,求得到ＫⅠ的幂级数表达式．最后,利用数值解给出了各种几何尺寸圆柱体的应力强度因子ＫⅠ的值．     

旋转功能梯度压电空心圆柱的精确

针对内外表面作用均布压力和电势的功能梯度径向极化无限长压电空心圆柱旋转问题,给出了其精确解.分析了旋转功能梯度压电空心圆柱内径向应力、环向应力及电势的分布情况,还研究了材料的非均匀特性、空心圆柱的内外径比率以及外加电势对机械场和电场的影响.通过设计合适的功能梯度形式、选择合适的内外径比率以及在内外表面施加恰当的外加电势能够达到改善旋转功能梯度压电空心圆柱的力学行为.得到的解可应用于沿径向按幂函数规律变化的旋转压电功能梯度空心圆柱构件的精确分析和优化设计中.     

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。     

带轴向运动裂纹圆柱壳的应力场

本文利用Ｆｏｕｒｉｅｒ积分变换技术，研究了轴向匀速扩展圆柱壳的应力场求解问题，得到了裂纹尖端应力场的小参数解．结果表明，裂纹尖端应力场的强度与裂纹扩展速度有关，而应力场的角分布与裂纹扩展速度无关；且当裂纹扩展速度达到一定值时，运动裂纹出现分枝现象．     

计算压电材料Ⅲ型裂纹的能量释放率及其强度因子KⅢ和KⅣ…

根据Ｐａｋ的压电材料Ⅲ型裂纹问题复势解，给出了Ⅲ型裂纹尖端位移、电势、应力和电位移渐近场的具体形式。利用压电材料的变分原理推导出了压电材料而外剪切问题的有限元列式。用推广的Ｊ积分给出了压电材料Ⅲ型裂纹的能量释放率和应力强度因子ＫⅢ及电位移强度因子ＫⅣ的计算公式，并利用此公式计算了无限板含裂纹长度为２ａ的压电材料和外剪切。这一方法可广泛应用于压电材料的面外剪切情况的强度因子分析。     

含裂纹的梭形薄壁圆柱壳结构应力强度因子分析研究

应力强度因子是表征裂纹尖端应力场奇异强弱的物理量,对裂纹的扩展和构件失效具有一定的意义,针对梭形薄壁圆柱壳结构断裂问题,基于J积分理论,采用有限元方法研究了含有环向裂纹的梭形薄壁圆柱壳结构在偏心受压下的断裂力学响应,分析了荷载的大小、偏心度、裂纹长度、梭形结构的楔率对裂纹应力强度因子的影响,计算结果表明:裂纹长度、荷载以及楔率对应力强度因子影响很大,而且这些参数是相互影响的.最后根据计算数据拟合出偏心受压梭形圆截面的应力强度因子的计算公式,并和相关的计算结果进行了比较,证明了该公式的可行性.     

压电材料裂纹和缺口尖端的应力场数值研究

利用力-电耦合有限元法对压电材料裂纹和缺口尖端的应力场分布、不同电压和不同缺口角度对尖端应力分布和奇异性的影响进行了研究．研究表明,缺口角度仅影响尖端应力的奇异性,对应力分布的影响很小;在压电材料中,电压引起的应力很小,呈振荡性分布．     

各向异性板I型裂纹尖端的J-积分

采用复变函数方法，通过将裂纹尖端的应力和位移代入J-积分的一般公式，推出了各向异性纤维复合材料单层板I型裂纹尖端J-积分的复形式一复变函数积分的实部，证明了该J-积分的路径无关性，得到了它的具体计算公式．     

三角形截面管裂纹的应力强度因子

将守恒律给出的裂纹非自发扩展，即最垂直于裂纹面扩展的能量释放率，应用于求解三角形截面管裂纹的应力强度因子．给出了三角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，进而得到三角形截面管横向裂纹的应力强度因子的封闭解．所给出的方法不仅适用于一般箱形结构件的裂纹问题，也适用其他有限边界多边管状结构的三维裂纹问题．     

Dynamic conducting crack propagation in piezoelectric materials:Mode-II problem

This paper studies the dynamic conducting crack propagation in piezoelectric solids under suddenly in-plane shear loading. Based on the integral transform methods and the Wiener-Hopf technique, the resulting mixed boundary value problem is solved. The analytical solutions of the dynamic stress intensity factor and dynamic electric displacement intensity factor for the Mode II case are derived. Furthermore, the numerical results are presented to illustrate the characteristics of the dynamic crack propagation. It is shown that the universal functions for the dynamic stress and electric displacement intensity factors vanish if the crack propagation speed equals the generalized Rayleigh speed. The results indicate that the defined electro-mechanical coupling coefficient is of great importance to the universal functions and stress intensity factor history.     

Behavior of two parallel symmetry permeable cracks in functionally graded piezoelectric materials subjected to an anti-plane shear loading

The behavior of two parallel symmetry permeable cracks in functionally graded piezoelectric materials subjected to an anti-plane shear loading was investigated. To make the analysis tractable, it was assumed that the material properties varied exponentially with coordinate vertical to the crack. By using the Fourier transform, the problem could be solved with the help of two pairs of dual integral equations, in which the unknown variables were the jumps of the displacements across the crack surfaces. To solve the dual integral equations, the displacement on the crack surfaces was expanded in a series of Jacobi polynomials. The normalized stress and electrical displacement intensity factors were determined for different geometric and property parameters for permeable electric boundary conditions. Numerical examples were provided to show the effect of the geometry of the interacting cracks and the functionally graded material parameter upon the stress intensity factors of cracks.     

弹性半空间中矩形平片裂纹问题分析

通过使用超奇异积分方程方法,对弹性半空间中与自由边界面垂直的I型三维矩形平片裂纹问题进行了研究.首先根据弹性半空间问题的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.通过将位移间断函数近似地表示为特征函数与一组多项式之积的形式,建立了数值计算方法.通过对几个典型数值算例的计算,分析了自由边界面对裂纹前沿应力强度因子的影响.     

二维导体目标瞬态散射分析的混合快速算法

将时域积分方程法(TDIE)和时域物理光学法(TDPO)相结合,分析横电(TE)波入射情形下二维导体复合目标的瞬态散射特性.推导出了基于电场积分方程的显式时间步进方程.该方法将电大尺寸且表面结构平滑的目标用TDPO法求解,将电小尺寸且表面结构精细的目标用TDIE法求解.为考虑目标之间的耦合,对TDIE与TDPO进行混合迭代.数值算例中,计算了目标表面的电流响应.计算结果表明,与纯TDIE法相比,在精度相近的情况下,该混合法计算效率大大提高.     

边界元法在断裂力学数值计算中的应用研究

给出一个适用于平面断裂力学分析的新边界积分方程,在此方程的基础上建立了边界元数值计算方法.对Griffith裂纹问题进行了编程计算,用裂尖位错密度与应力强度因子的关系计算出了该问题的应力强度因子.     

The dynamic behavior of two collinear cracks in magneto-electro-elastic composites under harmonic anti-plane shear waves

The dynamic behavior of two collinear cracks in magneto-electro-elastic composites under harmonic anti-plane shear waves is studied using the Schmidt method for the permeable crack surface conditions. By using the Fourier transform, the problem can be solved with a set of triple integral equations in which the unknown variable is the jump of the displacements across the crack surfaces. In solving the triple integral equations, the jump of the displacements across the crack surface is expanded in a series of Jacobi polynomials. It can be obtained that the stress field is independent of the electric field and the magnetic flux.     

低铬合金钢的超高周疲劳行为和裂纹扩展路径分析

SAE5120钢是汽车行业中齿轮构件使用的材料,其实际使用循环数超过了109。研究经过热处理、普通渗碳或表面低压渗碳处理后的低铬合金钢的超高周疲劳行为,应用压电超声疲劳试验机(20 kHz,应力比R=0.1)完成超高周疲劳试验,并获得处理后材料的超高周疲劳行为。通过对表面渗碳处理后试件断口的裂纹扩展路径分析,研究材料表面渗碳处理、微观结构、与杂质有关的裂纹萌生及断裂机理,根据高倍扫描电镜的裂纹条纹测量和应力强度因子计算对Paris公式的参数进行了估计。     

薄板中孔边裂纹与独立裂纹的相互作用

研究有孔边裂纹与独立裂纹的薄板在远程受弯曲作用时的响应.利用叠加原理,将原问题转化为两个含有孔边裂纹的子问题,远程弯曲只存在于第一子问题.在第二子问题中,假定沿独立裂纹线的位置存在一个连续分布的角位错,使之在此处得到的面力与第一子问题所得到的相抵消,形成自由表面的裂纹,通过基于点位错解的奇异积分方程得到连续分布位错的解.给出了板弯曲问题基于位错密度函数的应力强度因子的表达式,求得孔边裂纹及独立裂纹应力强度因子的数值解,考察了薄板在远程弯曲时方形孔边裂纹和线裂纹的应力强度因子变化.