基于位错模型的动态裂纹应力强度因子和位错分布函数的求解方法

采用自相似函数的方法,获得了运动裂纹的应力、位移、动态应力强度因子及位错分布函数的表达式.在给定的载荷边界条件下,利用编制的Matlab程序获得了扩展裂纹动态应力强度因子随时问变化规律和位错分布函数图像,所得结论对利用位错模型来研究动态裂纹扩展有重要的参考价值.     

基于无单元伽辽金法的水工结构温度应力及温度裂纹扩展计算

水工混凝土结构的温度应力及裂纹扩展计算是一大难点。用节点来离散域的无单元伽辽金法由于不需要网格,特别适合模拟裂纹扩展问题。本文主要研究应用无单元法来计算温度应力以及温度裂纹扩展,提出了基于衍射法的折线不连续面模拟方法,并介绍了计算裂纹应力强度因子的围线积分法等,编制了温度裂纹及其扩展计算的VC++程序。通过典型气温骤降温度应力、单边直裂纹和斜裂纹实例对程序进行了验证,算例结果表明其具有较好的精度和可靠性。然后以底部约束混凝土块为例介绍了裂纹扩展的模拟过程及结果。最后对无单元法计算裂纹扩展的一些问题和难题进行了总结。     

共线界面裂纹问题的一个边界无单元法

借助于边界积分方程方法提出了一个适用于界面裂纹问题的无单元法.通过对不同情况界面共线裂纹问题的数值模拟,分析了界面裂纹之间的影响,算例证明该方法有效,且精度较高.     

基于光滑-扩展有限元法的裂纹扩展研究

为了研究裂纹扩展问题,将光滑有限元法(S-FEM)与扩展有限元法(X-FEM)相结合,形成光滑-扩展有限元法(S-XFEM)算法及程序.首先基于光滑-扩展有限元法理论,得到裂纹应力强度因子计算方法,编写适用于一般有限元法的通用程序,对含有中心裂纹的无限大平板受单向拉伸的模型进行分析.通过改变网格尺寸和裂纹角度分析对裂纹...     

基于非线性时间反转声学的LY12板材裂纹识别

传统超声方法是根据线性声学原理检测的,这对于疲劳损伤尤其是微小疲劳裂纹的识别,存在灵敏度和精度不高的问题.针对此问题,提出了一种非线性声学和时间反转法联合识别介质中的疲劳裂纹.利用超声换能器、非接触激光测振仪、数字示波器和任意波形发生器等组建了铝合金板材微裂纹试验系统.以LY12铝合金板材为研究对象,研究了单频超声波激励下,试样缺陷处的非线性时间反转声学特征.不同时间反转窗的试验表明:三次谐波信号是表征裂纹存在的最佳时间反转窗.通过对试样裂纹处的逐点扫描获得了LY12铝合金薄板微裂纹位置和大小与三次谐波聚焦峰值幅度之间的关系,根据此研究结果,可以对LY12铝合金板材中裂纹的大小和位置做出识别.     

多材料开口薄板弯曲问题无网格分析

无网格方法计算含裂纹多材料薄板弯曲小变形问题具有节点自由度少,计算模型容易建立的优点.针对含有长直裂纹、材料界面开裂的双材料方形薄板问题,利用无网格伽辽金(EFG)方法进行计算分析,结果表明,无网格EFG方法使用更少的节点能够达到与有限元方法相近的计算精度.     

含裂纹结构模态分析的小波有限元法

针对常规有限元在描述裂纹尖端附近应力场方面的不足,提出了基于四边形奇异等参元的小波有限元新方法,该方法将小波有限元和断裂力学理论相结合,建立了含裂纹结构的小波有限元模型,推导了小波单元和裂纹单元的单元刚度矩阵,求解了该结构的前四阶固有频率及振型.将计算结果与ANSYS分析结果比较可知:采用小波单元的求解结果优于900个plane183单元,与1600个plane183单元求解结果吻合,相对误差不超过2%.这表明该方法可用较少单元获得较高计算精度,适宜工程奇异性问题的求解,具有一定的工程应用价值.     

0-1线性规划模型的MATLAB实现及应用

用MATLAB程序实现了0-1线性规划问题数学模型的求解方法,并进一步通过实例模型求解方法的分析比较,证明所采用的程序方法有效快捷.文中的程序简单明了且具有通用性,只需输入规划模型中对应的相关矩阵,立即得到最优解和最优值.     

基于有限元法的转轴裂纹故障诊断研究

采用有限元方法建立转轴的模型,并求解不同裂纹位置和不同深度的裂纹转子前三阶固有频率值.将裂纹位置、深度、前三阶固有频率作为BP神经网络的学习样本,训练出定量诊断裂纹的神经网络.以不同工况固有频率作为输入,用训练好的神经网络即可预测裂纹的位置、深度.研究表明:该裂纹诊断方法精度较高,稳定性较强,易于在工程实践中进行转子裂纹定量诊断.     

复合材料非对称动态扩展裂纹的模型

采用复变函数论的方法,对复合材料的非对称动态扩展裂纹问题进行研究.建立复合材料一种非对称动态扩展裂纹的模型.采用自相似函数的方法对坐标原点受到脉冲载荷、增加载荷Pt作用下的动态问题分别进行研究,获得了应力、位移和应力强度因子的解析解.     

周期阵列压痕奇异应力场与开裂(Part I:应力强度因子)

利用守恒律来研究周期阵列压头压痕奇异应力场的应力强度因子的封闭解,同时也研究有限边界压痕的应力强度因子的封闭解.并讨论了周期阵列压痕问题与周期裂纹的关系,建立了等效裂纹模型的研究方法.数值分析的结果表明,此方法具有足够的精度.     

基于多裂纹扩展随机模型估算疲劳寿命的方法研究

随机变量多裂纹随机模型可以很好地体现多裂纹结构件的破坏寿命及破坏模式,具有很大的分散性,但是该随机模型难以直接用数值方法求解.文中给出了一种处理整个裂纹扩展过程的递推求解区间内裂纹扩展长度的方法,同时提出了更为合理的变间隔分段处理方法来解决计算精度和计算量间的矛盾.基于该方法,文中对共线孔有限宽薄板受远场均匀栽荷作用的试样进行了计算分析.由结果可以看出,所提方法能很好地解决随机变量多裂纹随机模型在估算结构件疲劳寿命时所带来的困难,对求解长寿命、大规模多裂纹结构件疲劳寿命问题有很大的帮助.     

一种结合UKF的疲劳结构剩余寿命预测方法

针对机械系统中疲劳结构的剩余寿命(RUL)预测问题,提出了一种结合无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的RUL预测方法.该方法包括疲劳裂纹性能参数评估和RUL预测两个部分.在性能参数评估部分,通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行离散化,建立了参数状态空间评估模型,并利用传感器获得的实时状态信息结合UKF算法对状态空间评估模型中的疲劳性能参数(C和m)以及疲劳裂纹长度表现出的不确定性进行评估,以避免状态信息不完备、工况噪声等不确定因素对结构疲劳寿命预测的影响;在剩余寿命预测部分,利用UKF算法评估得到的参数结果,结合离散化得到的递推裂纹扩展模型,对结构的剩余寿命进行预测.仿真结果表明:提出的方法能够很好地处理疲劳裂纹扩展模型中疲劳性能参数的不确定性,且在剩余寿命预测上,通过与扩展卡尔曼滤波算法(EKF)进行比较分析,发现所提方法能够更准确地预测结构疲劳裂纹的RUL.将离散的Paris疲劳裂纹扩展公式和UKF算法进行结合,能够有效地提高疲劳结构的剩余寿命预测精度.     

脆性多裂纹扩展问题的近场动力学建模分析

针对脆性多裂纹扩展问题,基于近场动力学（PD）理论开展本构建模与数值方法研究.在常规微弹脆性本构模型基础上引入物质点对的转动,同时在本构力模型中增加能够反映物质点间长程力尺寸效应的核函数,提高计算精度、效率和结果的稳定性.构建能够以统一的模型和算法自然模拟脆性多裂纹扩展全过程的PD数值体系.通过定量分析确定最佳近场尺寸及核函数,通过双裂纹巴西圆盘和多裂纹脆性板的破坏过程模拟验证所提模型和算法,结果表明：改进型PD模型和数值方法可以定性、定量分析脆性多裂纹扩展问题.模拟单轴拉伸荷载作用下双裂纹脆性板的裂纹扩展过程,得到了初始裂纹分布情况对结构破坏形式和承载能力的影响规律.     

Ⅰ型运动裂纹面受双重及冲击载荷作用下的位错分布函数

通过复变函数论的方法,对Ⅰ型运动裂纹面受双重载荷、瞬时冲击载荷作用下的位错分布函数问题分别进行研究.采用自相似函数的方法可以获得运动裂纹的应力、位移、应力强度因子及位错分布函数的解析解,应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解.     

样条无单元法在薄板弹性稳定分析中的应用

以变分原理和三次B样条函数为基础,推导出样条无单元法分析薄板弹性稳定问题的具体计算格式,并编制了相应的计算程序.该方法适用于不同边界条件的薄板在各种纵向荷载作用下的弹性稳定分析,计算结果表明,本方法适应性强、精度较高,用较少的结点离散就能获得较好的结果.     

一种求解复合型裂纹应力强度因子的组合方法

用焦散线法与图象全息光弹法相结合,可有效提高求解复合型裂纹应力强度因子的精度,叙述了此组合方法的原理、方法与技术,用此法研究了工程中所关心的折裂纹问题。实验表明,用相应的斜裂纹来代替计算其应力强度因子是适当的。     

基于动态贝叶斯网络的变幅载荷下疲劳裂纹扩展预测方法

针对当前疲劳裂纹扩展预测研究中较少考虑不确定因素而导致预测结果偏差大的问题,提出基于动态贝叶斯网络（DBN）的疲劳裂纹扩展预测方法. 以变幅载荷作用下的疲劳裂纹扩展为具体对象,利用统一疲劳寿命预测（UFLP）模型构建疲劳裂纹扩展的物理状态方程;分析疲劳裂纹扩展过程典型不确定因素之间的联系,基于动态贝叶斯网络建立疲劳裂纹扩展动态性能退化模型;采用粒子滤波（PF）推断算法,向动态性能退化模型输入裂纹观测数据,修正预测结果,降低不确定因素的影响. 根据已有的裂纹扩展实验数据,给出具有不确定因素疲劳裂纹扩展预测的仿真算例,结果表明,所提出的基于动态贝叶斯网络的变幅载荷作下疲劳裂纹扩展预测方法较现有方法能够取得更好的预测精度.     

广义扩展有限元及其在裂纹扩展中的应用

广义扩展有限元是广义有限元和扩展有限元两者结合起来形成的一种新的数值方法。介绍了广义扩展有限元的基本原理并推导了相应的公式,提出了将Westergaard裂纹尖端奇异场的基函数作为结点位移插值函数,探讨了数值积分策略,给出了裂纹尖端应力强度因子的计算方法,编写广义扩展有限元程序。通过典型含裂纹平板的计算,表明广义扩展有限元计算应力强度因子精度更高,也不需要划分过密的网格。     

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。