不同加载条件下平面应力圆盘应力和位移的全场解

为了得到不同加载条件下巴西圆盘应力场和位移场的数学表达式,本文依据弹性理论和巴西圆盘集中载荷作用下应力场的幂级数展开式,得到了巴西圆盘在集中载荷作用下位移场的数学表达式;进而通过数理分析得到均布载荷作用下巴西圆盘试件应力场的数学表达式,并获得位移场的数学表达式。计算结果表明：应力σθ、σr和径向位移u均关于θ=0轴对称,而应力τrθ和切向位移v均关于θ=0轴反对称。进一步的分析结果表明,国外有关学者所得均布载荷作用下巴西圆盘应力场的幂级数公式可进一步的化简、合并,而本文所得结果是均布载荷作用下巴西圆盘应力场的最简洁形式。     

含三维圆弧形裂纹圆盘应力强度因子分布及起裂规律

圆盘试件径向受载作用下,其起裂点沿着厚度方向裂纹并非呈简单的直线形式,有必要对含有三维构型的裂纹进行分析.应用三维断裂分析软件FRANC3D对假定具有不同形状的三维圆弧形裂纹圆盘试件的应力强度因子进行了数值计算.结果表明,圆弧形裂纹前缘的应力强度因子值与裂纹圆心角γ和无量纲裂纹长度α有关,给出了含有圆弧形裂纹圆盘试件的三维应力强度因子分布规律,并基于I型断裂准则对试件的起裂点进行了分析,有助于进一步认识圆盘试件的起裂和扩展规律.     

脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圃盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。     

砂岩半圆盘弯曲的复合型断裂性质及准则研究

本文对裂纹倾斜角度这一几何参数对砂岩半圆盘试件复合型断裂性质的影响进行了研究。采用含边缘裂纹的四川黑砂岩半圆盘试件(SCB试件)进行三点弯曲实验,结合有限元数值模拟软件ABAQUS计算出复合型断裂韧度,并将最终结果与已提出的多个断裂准则进行比较,得出适用于黑砂岩复合型断裂的断裂准则。结果表明,随着裂纹倾斜角度增加,I型断裂与II型断裂的复合度即二者所占比例发生变化,I型断裂所占比例逐渐减小,应力强度因子KI逐渐减小,同时II型断裂所占比例逐渐增大,应力强度因子KII和T应力逐渐增加。黑砂岩复合型断裂的实验结果与改进的R准则最为吻合,验证了改进的R准则在黑砂岩半圆盘弯曲实验中的准确性和可靠性。     

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。     

MCTS试件的三维有限元计算断裂分析

为了探讨三维复合型断裂问题,采用ANSYS软件对一种带有倾斜裂纹面的修正紧凑拉剪(MCTS)试件进行了三维断裂有限元分析,并应用修正的虚拟裂纹闭合积分方法(MVCCI),对三维裂纹试件的应力强度因子进行了计算.研究结果表明:该MCTS试件在Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型(加载角为45°)加载条件下均产生了Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ复合型断裂...     

基于ABAQUS二次开发的巴西圆盘断裂机理

针对含中心裂纹的巴西圆盘开裂模型利用ABAQUS进行了参数化二次开发,基于扩展有限元法和最大周向应力准则对试件裂纹扩展进行数值模拟并验证,研究了围压对裂纹扩展以及裂纹尖端应力强度因子和T应力的影响.研究结果表明,试件在预制裂纹尖端发生起裂并沿最大周向应力方向扩展.随着裂纹倾角增大,Ⅰ型应力强度因子逐渐减小,Ⅱ型应力强度因子呈现先增大后减小的趋势,T应力逐渐增大.随着围压数值的升高,试件的断裂韧度增大,T应力增大,而Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子几乎不受影响.     

法向压缩载荷对Ⅱ型裂纹扩展的影响规律研究

为得到法向压缩载荷对剪切型(Ⅱ型)裂纹开裂角和极限应力强度因子的影响规律,采用含单边裂纹的砂岩试件,在岩石剪切试验系统上对其进行剪切断裂试验研究,通过破坏时的最大剪切载荷计算出Ⅱ型极限应力强度因子,并拟合其与法向压缩载荷之间的关系;最后运用ABAQUS模拟验证本文试验结果。结果表明:法向压缩载荷对裂纹的起裂及扩展起到抑制作用,随着裂纹法向压缩载荷的增大,裂纹起裂角逐渐减小;随着法向压缩载荷增大,岩石Ⅱ型裂纹极限应力强度因子增大。     

沥青混合料Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的有限元分析

利用有限元程序对带预切裂缝的沥青混合料SCB试件进行数值分析,结合断裂力学理论,提出了平面复合型裂缝缝尖应力强度因子Ⅰ,Ⅱ的计算方法及计算公式;分析了平面复合型裂缝缝尖应力强度因子Ⅰ,Ⅱ的影响因素,并拟合出各种角度的裂缝缝尖应力强度因子计算公式;针对裂缝缝嘴及裂缝面的变形情况进行了分析,提出缝尖张开角的计算公式;最后就裂缝塑性区的求解方法进行了初步探讨,并依据裂缝塑区提出了求解裂缝扩展角的一种直观形象方法.     

预制裂缝宽度对变尺寸圆盘试样应力强度因子的影响

为研究了预制裂缝宽度对不同尺寸圆盘试样无量纲应力强度因子的影响,采用ABAQUS有限元软件,对圆盘直径分别为40,80,100,120,200 mm,预制裂缝宽度0~2.0 mm内的直裂缝平台巴西圆盘试样进行数值分析,基于等效区域积分法标定了在裂缝长度与圆盘直径比为0.55条件下的无量纲应力强度因子。结果表明,在圆盘直径一定条件下,无量纲应力强度因子随着裂缝宽度增加而增加,最大相对误差为13.53%;随着圆盘直径增大,预制裂缝宽度带来的影响相对减弱,但最大相对误差仍然超过3%。给出了消除预制裂缝宽度影响的无量纲应力强度因子修正公式,为采用含有预制裂缝的圆盘试样准确确定岩石的断裂韧度提供理论支持。     

岩石动态断裂韧度温度相关性的实验研究

利用CCCD—SHPB（CentralCrackedCircularDisk—SplitHopkinsonPressureBar）试验系统对花岗岩试件实施同一加载速率、不同温度下的纯I加载试验,进而研究环境温度对岩石类材料动态断裂性能的影响。实验过程中控制加载脉冲,使得测试试件的加载速率基本一致,测得不同温度下试件两端平均栽荷P随时间的变化关系,将最大P-max心裂纹圆盘应力强度因子墨公式,获得不同温度下中心裂纹巴西圆盘岩石试件的动态断裂韧度蜀。。测试结果表明,温度处于10—100℃时,花岗岩动态断裂韧度K-Id温度的升高逐步下降,近似呈线性关系。     

Analysis of brittle fracture due to compressive loading using center-cracked Brazilian disk

Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｏｆｂｒｉｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｍｉｎｉｎｇａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ．Ａｖａｒｉｅｔｙｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｇｅｏｍｅｔ...     

异型管扭曲环向周期裂纹应力强度因子

断裂是工程结构中常见的失效形式之一,控制结构断裂的重要参量是应力强度因子。本文以异型管周期裂纹为例,提出了利用J2守恒积分求解II型裂纹的应力强度因子方法。     

Mode II fracture analysis of double edge cracked circular disk subjected to different diametral compression

A detailed analysis of modeⅡstress intensity factors(SIFs) for the double edge cracked Brazilian disk subjected to different diametral compression is presented using a weight function method. The mode Ⅱ SIFs at crack tips can be obtained by simply calculating an integral of the product of mode Ⅱ weight function and the shear stress on the prospective crack faces of uncracked disk loaded by a diametral compression. A semi-analytical formula for the calculation of normalized mode Ⅱ SIF, fⅡ , is derived for different crack lengths (from 0.1 to 0.7) and inclination angles (from 10^。 to 75^。) with respect to loading direction. Comparison between the obtained results and finite element method solutions shows that the weight function method is of high precision. Combined with the authors‘ previous work on modeⅠfracture analysis, the new specimen geometry can be used to study fracture through any combination of mode Ⅰ and mode Ⅱ loading by a simple alignment of the crack relative to the diameter of compression loading, and to obtain pure mode Ⅱ crack extension. Another advantage of this specimen geometry is that it is available directly from rock core and is also easy to fabricate.     

冲击载荷下材料动态断裂参数的有限元计算

材料在冲击载荷下的行为不同于静态载荷作用下的行为。然而,由于动态断裂问题的复杂性,即使象三点弯曲试样,也还没有获得裂纹尖端动态应力强度因子的解析表达式。为了满足理论分析和实验工作的需要,采用LS-DYNA有限元软件,对三点弯曲试样在冲击载荷作用下(包括正弦、线性和不规则载荷历程)的动态过程进行了有限元分析,获得了裂纹尖端的动态应力应变场和裂纹尖端区域节点力和位移与时间的关系曲线。基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT),提出了在冲击载荷作用下裂纹结构能量释放率和动态应力强度因子的计算方法,得到了不同冲击载荷下三点弯曲试样的能量释放率GI和动态应力强度因子KId与时间的关系曲线。结果表明:该方法得到的有限元计算结果与实验吻合较好,且具有较高精度,文中提出的方法可用于动态断裂参数的计算。     

有限加筋板边界效应对应力强度因子的影响

分析了合裂纹损伤的有限加筋板边界效应对裂纹尖端应力强度因子的影响，得到裂纹尖端应力强度因子随结构尺寸及边界条件的变化规律。结果表明，随着有限加筋板高宽比和筋、板相对刚度的增大，结构应力强度因子的下降幅度逐渐增大。当裂纹尖端离筋条越近时，这种现象越明显。     

斜裂纹应力强度因子的有限元计算及分析

介绍和讨论了斜裂纹应力强度因子的有限元分析方法，分别计算了单轴、双轴压缩下有限大板中存在的中心贯穿斜裂纹的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元法计算应力强度因子具有相当高的精度．同时，通过对不同倾角的裂纹尖端应力强度因子的计算，分析得到了裂纹倾角对应力强度因子的影响，为斜裂纹在复杂载荷作用下的断裂判据的计算提供了有效的方法。     

A finite element simulation of NiTi alloy during equal channel angular extrusion

Particle tracking method is given to analyze the equal channel angular extrusion (ECAE) process of NiTi alloy in non-isothermal condition. The distribution of effective strain, effective stress, the temperature, and strain rate of selected particle tracking points is analyzed respectively. The influence of friction factor is also discussed. The experimental results show that under non-isothermal condition, distribution of strain, stress, strain rate and temperature are inconsistent on relative plane. Final result indicates that distribution of effective strain on xz plane is obviously different from those of isothermal condition; load predication reveals friction factor in this mechanism made little influence on the gross of load.     

Ⅰ型类中央双裂纹椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子

应力强度因子是断裂力学中一个重要的参量。基于虚功原理和材料力学基本理论,利用裂纹张开能量释放率建立了拉伸作用下双裂纹椭圆形截面管环向裂纹应力强度因子的确定方法,给出了椭圆形截面管裂纹张开能量释放率的G*-积分表征,得出了截面管环向裂纹应力强度因子的具体表达式。同时也确定了G*-积分与载荷、物体几何尺寸以及材料机械性能参数之间的关系。通过将其结果与有限元分析所得结果的比较,表明该方法是可靠和方便的。