幂硬化对准静载弹塑性弯曲裂纹J积分的影响

主要研究准静载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的J积分问题。综合考虑了准静作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法与卡氏定理计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的J积分。作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端J积分大小与材料硬化指数之间的变化关系。在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端J积分随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端J积分加速减少,减少的幅度越来越大。当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端J积分随外载荷的不断减小而逐渐减小。建立了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹J积分的理论模型。     

幂硬化对准静载弹塑性弯曲裂纹塑性区的影响

主要研究准静载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区问题。综合考虑了准静作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区。用数值解法计算出弹塑性弯曲裂纹尖端硬化塑性区于裂纹直线部分延长线上的投影长度,作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸与材料硬化指数之间的变化关系。在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸加速减少,减少的幅度越来越大。当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端塑性区尺寸随外载荷的不断减小而逐渐减小。建立了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹塑性区尺寸的崭新理论模型。     

三维准静载弹塑性弯曲裂纹张开位移

主要研究准静载荷作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移问题。综合考虑了准静作用应力,三维塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法计算了三维弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移。用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移,作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移与三维裂纹体几何尺寸之间的变化关系。三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移随着三维裂纹体厚度的增大而减小,随着三维裂纹体厚度的均匀增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸不断减小,减小的幅度越来越小,最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸。当三维裂纹体几何尺寸相同时,三维弯曲裂纹尖端张开位移尺寸随外载荷的不断增大而逐渐增大。建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸的崭新理论模型。     

三维准静载弹塑性弯曲裂纹塑性区

主要研究准静载荷作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区问题。综合考虑了准静作用应力,三维塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法计算了三维弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区。用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区于裂纹直线部分延长线上的投影长度,作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸与三维裂纹体几何尺寸之间的变化关系。三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区随着三维裂纹体厚度的增大而减小,随着三维裂纹体厚度的均匀增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸不断减小,减小的幅度越来越小,最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸。当三维裂纹体几何尺寸相同时,三维弯曲裂纹尖端塑性区尺寸随外载荷的不断增大而逐渐增大。建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹塑性区尺寸的崭新理论模型。     

铸铁黏聚裂纹的张开位移与应力分布

对于含缺陷材料结构的强度,以裂纹为主要特征的断裂力学是其力学行为分析的有效途径,裂纹扩展过程区能被简化成具有黏聚力的裂纹段。为探讨带切口的铸铁裂纹发展规律及黏聚裂纹张开位移与黏聚应力的本构关系,对8种不同切口尺寸的铸铁梁进行三点弯曲加载实验,通过应变计电测跟踪测试,得到预制裂纹端部的张开位移随载荷变化曲线。由确定黏聚裂纹张开位移与黏聚应力分布的解析方法,计算得到该材料黏聚裂纹张开位移及与应力的本构关系。计算预制裂纹尖端张开位移与应变计测试结果基本符合。     

动态弹塑性断裂韧度JⅠd测试方法研究

借助于示波冲击实验,建立加载速率KI≈105MPa@√m/s条件下,测定材料动态弹塑性断裂韧度Jid的方法.通过计算得到三点弯曲试样的动态裂纹尖端张开位移COD以及动态裂纹扩展量Aa,在此基础上得到裂纹动态起裂点.在动态弹塑性断裂韧度Jid的计算中,考虑了材料动态应力一应变行为的影响.船用945钢的测试结果表明,文中建立的方法简单、方便,适合于工程应用.     

动态弹塑性断裂韧度J_(Ⅰd)测试方法研究

借助于示波冲击实验 ,建立加载速率 KⅠ ≈ 10 5MPa·m/s条件下 ,测定材料动态弹塑性断裂韧度JⅠd的方法。通过计算得到三点弯曲试样的动态裂纹尖端张开位移COD以及动态裂纹扩展量Δa ,在此基础上得到裂纹动态起裂点。在动态弹塑性断裂韧度JⅠd的计算中 ,考虑了材料动态应力—应变行为的影响。船用 945钢的测试结果表明 ,文中建立的方法简单、方便 ,适合于工程应用     

不同加载条件压载荷对疲劳裂纹尖端塑性区的影响

应用弹塑性有限元方法,研究不同加载条件下压载荷对疲劳裂纹尖端塑性区的影响.建立两个具有中心穿透裂纹的高强铝合金板的有限元模型,分别进行不同载荷的拉压加载模拟分析.结果表明,压载荷对疲劳裂纹尖端塑性区有显著影响,在一拉一压加载周期,当拉载荷减小到零时裂纹尖端应力不为零,裂纹尖端应力对裂尖的挤压作用产生反向塑性区,裂尖反向塑性区随压载荷的增加而增加,压载荷的大小是决定裂纹尖端塑性区大小的主要因素,压载荷越大塑性区越大.     

高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端力学参数变化规律

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场及裂纹尖端的应力强度因子,并分析了其变化规律。在计算裂纹尖端应力强度因子时,首先采用静态有限元方法和理论公式验证了有限元建模和计算的正确性,然后采用动态有限元方法研究了裂纹扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。最后进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了裂纹扩展到不同阶段时裂纹尖端点的应变,并对有限元计算结果进行了验证。研究结果表明：在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端位移、应变及应力强度因子均为与载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,Ⅰ型疲劳裂纹尖端的位移、应变及应力强度因子幅不断增大;静态应力强度因子有限元计算值和理论值的误差为2.51%,裂纹尖端点应变有限元计算结果和试验结果最大误差为2.93% 。     

20g钢裂纹尖端区域临界空穴扩张比及裂纹起裂条件

摘要采用随动强化模型对三点弯曲试件进行弹塑性有限元分析，讨论了裂纹尖端的张开位移与最大应变间的关系。同时，从Rice-Tracey的空穴模型出发，用数值积分的方法计算VG值。对韧性材料裂尖空洞的形成原因，空洞与主裂纹汇合的条件等进行了分析探讨，所得结果与本文的实验及文献[8]的结果是一致的。