残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型

建立了残余应力平板表面裂纹的线弹簧模型,利用边裂纹权函数得到了裂纹表面上沿厚度非线性分布残余应力向线性分布转化的公式;基于Reissner板理论和连续分布位错思想,通过积分变换方法,推导了问题的控制方程和应力强度因子表达式;利用Gauss-Chebyshev方法给出了数值计算结果,并与现有的有限元解进行了比较,结果表明:该模型简单有效,而且精度较高。     

裂纹梁动态响应有限元分析中的线弹簧模型

本文提出了一种以线弹簧模型为基础来分析裂纹梁动态响应的新数值方法．应用能量原理和断裂力学理论首次建立了线弹簧模型的刚度矩阵，从而确立了一种能使二维裂纹问题转化为一维分析的梁的有限元模型．使用这个模型，研究了不同裂纹长度和裂纹位置对悬臂梁固有频率和振型的影响，并把计算所得到的数值结果与现有的实验数据作了比较．结果表明，当无量纲裂纹长度小于０．６时，两者吻合得非常好；反之，两者之间存在较大的误差．对这种误差产生的原因，本文也作了解释．     

用线弹簧模型求解裂纹转轴的动力稳定性

本文用等效线弹簧模型计算裂纹转轴的动力稳定性问题。研究结果表明,本文所建立的裂纹转轴动力学模型具有足够的精度,方法直观,便于求解。文中还讨论了裂纹深度、裂纹所处的位置对系统动力不稳定区域的影响,且与有关文献的结果作出了比较。     

三维蠕变裂纹断裂分析的线弹簧边界元方法

将线弹簧模型与共它一些数值方法相结合，提出了一种的针对三维埋藏蠕变裂纹的计算模型，使分析过程避开了裂纹尖端应力，应变场的直接考虑，同时，边界单元法在不仅大大简化了计算过程，而且使计算结果仍具有相当的精度，本文还结合相应的一些实验数据进行了三维埋藏蠕变裂纹扩展的计算和预报。     

一个简化的表面裂纹应力强度因子的计算公式

通过三点弯曲加载的表面裂纹试样研究了碳氮共渗、渗氮及调质几种不同热处理的(?)面裂纹疲劳扩展行为。试验证实:半椭圆表面疲劳裂纹的长轴(c)、短轴(α)与试样厚度(B)符合α/c α/B=0.99±,,12的关系式。并且在我们的试验范围内(0.33≤α/c≤0.71;0.29≤α/B≤0.67),其长轴端应力强度因子可用简单的放学式进行计算:△K_c=A·△,(πc)/(1/2)·M_w.其中A≈0.5。由此大大简化了表面裂纹应力强度因子的计算。     

平面裂纹应力强度因子的半解析有限元法

利用弹性平面扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,推导了一个圆形奇异解析单元列式,该单元能准确地描述平面裂纹尖端场。将该解析元与有限元相结合,构成半解析的有限元法,可求解任意几何形状和载荷的平面裂纹应力强度因子及扩展问题。对典型算例的计算结果表明本文方法简单有效,具有令人满意的精度。     

各向异性平面内双边半无限裂纹问题的基本解

应用复变函数的方法，对于含双边半无限裂纹的各向异性平面，给出了其在任意集中力作用下的复应力函数基本解与应力强度因子基本解；结果表明：当外载作用在裂纹表面上时，其应力强度因子与相应各向同性的情形相同     

表面裂纹应力强度因子计算及扩展跟踪的权函数法

 介绍了一种显式的权函数法,并将这种方法用于圆柱形容器接管外拐角表面裂纹的应力强度因子计算和扩展跟踪上.结果表明,权函数法可以用于分析各种载荷下不同形状的裂纹.就一般的工程问题而言,权函数法不失为一种与有限元法互补的方便有效的分析方法.     

弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的有限元分析

对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解。考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限元法中的1/4点位移法计算弯扭组合载荷下圆管表面椭圆裂纹前沿的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子,并分析其随裂纹深度增加时的变化规律。运用该方法计算了有关模型的应力强度因子,并与该模型的实验值进行了比较,计算结果和实验结果吻合良好。     

多条表面裂纹相互作用的应力分析

脆性材料在热冲击载荷作用下,表面上经常会出现一些裂纹.含裂纹的构件可能会突然出现部分的或完全的失效.多条表面裂纹之间的相互作用通常会影响机械构件的寿命.该文采用迭加法研究了在热载荷下有限厚度的无限大板中N条中心对称分布的半圆形表面裂纹的相互作用问题:首先解析地求得板中不含裂纹时的应力分布;然后,根据叠加原理,有限元建模将反向等值载荷加在裂纹面上,从而得到问题的解.该文研究了多种裂纹构型下的应力强度因子,并以图的形式给出.     

裂纹扩展问题的改进XFEM算法

利用扩展有限元法计算裂尖附近应力、位移场,进而得到裂尖应力强度因子和开裂角;水平集法描述、追踪裂纹,并由单元结点水平集值判别单元类型;将二者结合起来分析处理裂纹扩展问题。针对水平集判别倾斜裂纹单元类型的不足,分析问题的原因,并给出解决方案。最后,通过典型算例分析,表明将扩展有限元法与水平集法结合分析裂纹扩展问题时具有不需网格重构,裂纹与网格相互独立的特点;同时验证了笔者提出解决方案的准确性和可行性。     

垂直界面裂纹应力强度因子的加料有限元分析

为求解裂尖位于界面上的垂直双材料界面裂纹应力强度因子,发展了一种加料有限元方法。该方法应用Williams本征函数展开和线性变换方法求解裂尖渐进位移场,将该位移场加入常规单元位移模式中,得到加料垂直界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,给出加料有限元方程。建立了典型垂直界面裂纹平面问题的加料有限元模型,求解加料有限元方程直接得到应力强度因子,与文献结果对比表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于垂直界面裂纹的计算分析。     

表面裂纹疲劳止裂技术

将”人工楔块“止裂技术有于表面裂纹疲劳止裂。在对表面裂纹试件进行了低频拉伸和高频弯曲两种载荷下的楔,无楔试验后,发现”人工楔块“止裂技术对于表面裂纹同样有显著的止裂效果。     

基于Kirchhoff板中裂纹尖端辛本征解的有限元应力恢复方法

对于含穿透裂纹的板结构,裂纹尖端应力场及应力强度因子的计算精度对评估板的安全性具有非常重要的影响。基于含裂纹Kirchhoff板弯曲问题中裂纹尖端场的辛本征解析解,该文提出了一个提高裂纹尖端应力场计算精度的有限元应力恢复方法。首先利用常规有限元程序对含裂纹板弯曲问题进行分析,得到裂纹尖端附近的单元节点位移;然后根据节点位移确定辛本征解中的待定系数,得到裂纹尖端附近应力场的显式表达式。数值结果表明,该方法给出的应力分析精度得到较大提高,并具有良好的数值稳定性。     

FATIGUE CRACK GROWTH BEHAVIOUR OF SM45C STEEL UNDER MIXED-MODE I AND II LOADING

The practical applications of studies related to constant amplitude mode I loading are somewhat limited in situations where more than one mode exists. So, criteria, rules and laws for these situations have to be validated with experiments. This paper extends previous results by the authors for mixed-mode I and II fatigue loading. An effective stress intensity factor range which considers crack closure and crack surface interference is described for the analysis of a crack under mixed-mode I and II fatigue loadings, and this factor is assessed from experimental results.     

基于Elber型方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型

拓展有效应力强度因子范围的概念为因子范围与门槛值之差,导出了Elber型方程并建立了他的随机疲劳长裂纹扩展概率模型。同时考虑了数据分散性规律和试样数量两方面对概率的影响。模型分别由存活概率、置信度和联合存活概率—置信度下的裂纹扩展率—应力强度因子范围关系曲线组成。在因子范围服从对数正态分布下,应用线性回归技术和极大似然法建立了模型参数的测定方法。通过对LZ50车轴钢试验数据的分析,考察了模型的效果,揭示出模型对数据的拟合精度良好,能合理地预测中高应力强度因子范围的长裂纹稳定扩展和低应力强度因子范围趋于门槛值的概率规律。     

Al—Li合金缺口疲劳短裂纹行为的研究

研究了不同时效状态的Ａｌ－Ｌｉ合金短裂纹的扩展规律，缺口曲率半径对短裂纹扩展规律的影响，在相同的时效温度下，裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ随时效时间增加而加快，钝缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在缺口应力场内变化不大，然后随着应力强度因子的增加而逐渐变大，而锐缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在裂纹萌生后很快下降到最小值，然后又逐渐回升。