一个新的复合型断裂准则

在裂纹尖端周围Ｎａｄａｉ屈服曲线上考虑断裂参数,提出了一个新的复合型断裂准则,这一新的准则能够揭示材料拉压屈服强度不同性能对复合型断裂的影响。     

拉压强度不同材料的复合型断裂准则

考虑了材料拉压性能的不能对复合型断裂强度的影响，提出了巴兰金屈服面上的最大周向应力准则，并与实验结果进行了比较，结果表明：对拉压异性材料，考虑了拉压强度的不同对断裂的影响而建立的断裂准则更接近于实验值。     

基于三剪统一屈服准则的复合裂纹断裂分析

基于三剪统一屈服准则,研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型复合断裂问题,对复合裂纹的断裂条件进行了分析计算,给出了包含十二面体单元上的2个主剪面应力对材料屈服的共同影响系数b及反映材料拉压性能的参数α的三剪统一屈服断裂因子,并根据裂纹扩展条件及临界状态下断裂因子的取值得到了复合裂纹断裂准则。算例中对35CrMn2材料的复合裂纹的开裂角及断裂因子进行了计算,并给出了影响系数b与开裂角θ0的关系曲线,算例的实验值与数值解的比较结果表明,通过改变参数可使该断裂准则适用于不同性质的材料且该准则可较好地应用于复合断裂问题。     

复合型裂纹扩展的形状改变比能准则

为了预测金属材料裂纹在小范围屈服时的延性断裂，以复合型裂纹为研究对象，将裂纹前缘塑性屈服区内的总形状改变比能用于建立复合型裂纹的断裂准则。该准则表明了金属材料裂纹在扩展过程中，起决定作用的是形状改变比能，而不是整个应变能。能成功地预测了复合型裂纹的启裂角度以及临界荷载，将其结果与Sih的S准则和实验数据结果进行了比较。结果表明，复合型裂纹扩展的形状改变比能准则，在预测裂纹启裂角方面优于S准则，并且预测的临界荷载偏保守。在工程上，将其应用于复合型裂纹断裂判定是安全的。     

镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区分析

裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义.应用Hill屈服准则和考虑拉-剪耦合的修正Hill屈服准则,对镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区进行了分析.得到了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区.对镍基单晶合金板内裂纹尖端塑性区与各向同性材料板内裂纹尖端塑性区进行了比较.讨论了拉-剪耦合、Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹复合比及温度对裂...     

岩石、混凝土类材料复合裂纹断裂准则的探讨

本文对岩石与混凝土类脆性材料的强度和断裂机理进行了简要分析。在最大分离位移(MAXSD)屈服准则的基础上,建立了三维复合型裂纹的断裂准则。并与混凝土材料的三维复合裂纹和Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹的断裂试验结果进行了比较。     

屈服强度对32CrNiMoV钢断裂行为的影响

研究了屈服强度σ0.2对32CrNiMoV钢断裂行为的影响，结果表明屈服强度σ0.2对疲劳裂纹扩展门槛应力强度△Kth，断裂韧性KIC和冲击韧性αK都有较强的影响。     

基于双剪强度准则的拉压异性材料厚壁圆筒的极限分析

本文运用双剪强度屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料厚壁同筒进行了极限分析,得到了依赖于材料拉压比的弹性极限载荷和塑料极限载荷公式,分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构承载能力有一定的影响,所得到的极限载荷公式可供设计人员参考。     

脆性材料斜裂纹扩展的数值试验与破坏模式分析

目的分析含斜裂纹脆性材料的破坏过程，研究不同裂纹对脆性材料力学性质的影响，确定斜裂纹的破坏模式．方法利用岩石破裂过程数值分析系统rpfa^2D对含一条斜裂纹岩石和三条斜裂纹岩石的破坏过程进行数值试验。应用断裂力学的方法对破坏模式进行理论分析．结果得到了单轴压缩条件下，含一条斜裂纹和三条斜裂纹岩石的整个破坏过程，确定了斜裂纹的破坏模式．结论数值试验的结果表明，单轴压缩条件下三条斜裂纹的扩展，一开始发生在内部裂尖，内部裂尖扩展到临近的预置裂纹之后，外部的裂纹开始扩展；含单裂纹岩石的强度约为三裂纹强度的1．2倍．但三裂纹的残余强度比单裂纹高．数值试验和应力强度因子法得到同样的结论：单轴压缩条件下含一条、三条斜裂纹岩石的初始扩展为压剪破坏，当两裂纹尖端开始扩展之后。形成的翼型裂纹破坏模式为拉剪破坏．笔者提供了一种研究复合型裂纹扩展和断裂破坏模式的新方法．     

拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒的自增强研究

本文运用莫尔屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了依赖于材料拉压比的厚壁圆筒弹性与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布。分析结果表明,材料拉压屈服强度的不同对结构的自增强有一定的影响。考虑到材料具有拉压强度不同的观点,本文的分析结果具有一般性。     

裂纹起裂角预测方法研究

本文提出一个新的屈服准则,该屈服准则适用于岩石类材料的小范围屈服,旨在预测弹塑性材料的破坏行为,基于该屈服准则,推导出了I型,II型以及I-II混合型裂纹尖端塑性区半径并对在单轴拉伸和纯剪切等荷载作用下的裂纹尖端塑性区进行了分析。结果显示,荷载加载方式、裂纹倾斜角和材料内摩擦角对塑性区的形状与大小有显著影响。根据对裂纹尖端塑性区的分析,基于如下假设：裂纹沿塑性区最短路径扩展,本文在提出的屈服准则的基础上导出了新的断裂准则,该准则可预测裂纹开裂初始角。相较于其他断裂准则,文献实验结果与本文提出的准则吻合地更好,能更加精确的预测裂纹的起裂角。     

组合筒结构的最优化问题研究

采用双剪统一强度理论研究了拉压屈服强度不同的材料组合筒的最优过盈量问题,推导出了此类组合筒最优过盈量的计算公式.研究结果表明:当取b=0时,可得由库伦-莫尔屈服准则求得的结果;当b=0,α=1时,可得由mises屈服准则求得的拉压屈服强度相同的材料组合筒的最优过盈量问题的结果.由于一般金属材料的拉压强度不同,本文所得结论具有一般性.     

关于复合型疲劳裂纹扩展的数值模拟技术

详细描述了作者最近提出的一种新的复合型疲劳裂纹扩展的数值模拟技术。扼要介绍了两个常用的近似分析模型。通过对受单轴循环载荷作用的中收斜裂纹板的疲劳扩展分析，对两个常用的近似分析模型进行了评价。     

多层复合材料界面性能的新评价法

使用纤维／树脂界面的复合材料试验片．来评价纤维增强复合材料的界面性能，首先利用边界无法对该试验一片进行受力分析，得到该试验一片具有Ⅰ型裂纹或Ⅰ，Ⅱ型复合裂纹的应力分布。再用边界元解析法求得正则化应力强度因子与裂纹长的关系，从而求得几何形状函数、结合实验数据，可定量评价复合材料各种界面的性能。     

Simulation of hydraulic fracture utilizing numerical manifold method

A 2nd order numerical manifold method(NMM) based method is developed to simulate the hydraulic fractures propagating process in rock or concrete. The proposed method uses a weak coupling technique to analyze the fluid phase and solid phase. To study the seepage behavior of the fluid phase, all the fractures in solid are identified by a block cutting algorithm and form a flow network. Then the hydraulic heads at crack ends are solved. To study the deformation and destruction of solid phase, the 2-order NMM and sub-region boundary element method are combined to solve the stress-strain field. Crack growth is controlled by the well-accepted criterion, including the tension criterion or Mohr-Coulomb criterion for the initialization of cracks and the maximum circumferential stress theory for crack propagation. Once the crack growth occurs, the seepage and deformation analysis will be resolved in the next simulation step. Such weak coupling analysis will continue until the structure becomes stable or is destructed. Five examples are used to verify the new method. The results demonstrate that the method can solve the SIFs at crack tip and fluid flow in crack network precisely, and the method is effective in simulating the hydraulic facture problem. Besides, the NMM shows great convenience and is of high accuracy in simulating the crack growth problem.     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场。基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响。结果表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发展,裂纹扩展形式与试验结果不符;焊后热处理可以显著降低焊接产生的高拉伸应力和压缩应力,但对疲劳寿命的增幅较小,仅为6.1%;考虑残余应力后疲劳裂纹扩展路径与试验更为接近,焊接结构有限元模拟应考虑焊接残余应力对疲劳裂纹扩展路径的影响。     

Stable Fatigue Crack Propagation of 16MnR Steel

A research on the stable fatigue crack propagation of 16MnR steel is investigated systematically in this paper. First, control experiments of 16MnR with compact tension specimen is conducted to study the effect of R-ratios, specimen thickness and notch sizes. The experiments show that the fatigue crack growth (FCG) rate in stable propagation was insensitive to these factors. Then, the stress intensity factor (SIF) is computed and compared by displacement interpolation method, J integral and interaction integral method respectively. The simulation shows that optimization on the mesh density and the angle of singular element improved the computational efficiency and accuracy of SIF and the interaction integral method has an obvious advantage on stability. Finally, the FCG rate is modeled by the Jiang fatigue damage criterion and the extended finite element method (XFEM) respectively. The simulation results of FCG rate are in line with experiments data and indicate that XFEM method is more accurate than Jiang fatigue damage method.