静止裂纹尖端的损伤场：反平面问题

采用新的损伤本构模型和自相似假定，对静止裂尖端应力，应变场进行了渐近分析，在反平面问题中，给出尖端场的构造，在上半平面，场是由一人损伤区和一个弹性构成的，场为单参数场，它由远场外载荷的在小来确定，在损伤区中存在应变的奇异性，对不同材料常数计算应力（应变）分布，揭示了裂纹尖端场的损伤行为。     

可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹尖端场

为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹的力学模型,推导了可压缩材料Ⅰ型动态扩展裂纹的本构方程.在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级.通过渐近分析求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近解,并采用打靶法求得了裂纹尖端应力、应变和位移的数值结果,给出了应力、应变和位移随各种参数的变化曲线.数值计算表明,弹性可压缩变形对Ⅰ型裂纹尖端应力场影响甚微,而对应变场和位移场影响较大.裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M控制.当泊松比v=0.5时,可以退化为不可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹.     

压力敏感性材料准静态扩展裂纹尖端场

为了研究压力敏感性材料的准静态扩展裂纹尖端场,建立了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的力学模型.在稳态扩展阶段,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).引入Airy应力函数,通过渐近分析得出了裂纹尖端应力和应变的分离变量形式的渐近解,并采用双参数打靶法求得了裂纹尖端应力和应变的数值结果.数值计算结果表明,裂尖场主要受材料的泊松比v,和幂硬化指数n的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,从应变角度出发,提出了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的断裂判据.     

应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的弹塑性场

采用应变损伤模型,对应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的弹塑性场进行了研究。在假定材料服从J_2流动理论的前提下,应用应变弱化形式给出了近似损伤结果,推导了反平面剪切情况下的本构方程,并且给出了Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的渐近方程。分析结果表明,在裂纹尖端,应变具有(1n R/r)~δ奇异性,应力具有(1n R/r)~(-nδ)奇异性。从而揭示了应变损伤材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的渐近行为。     

Ⅰ型扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

为了研究粘性效应作用下的扩展裂纹尖端场,假设扩展裂纹尖端的人工粘性系数与塑性应变率的幂次成反比,推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系．引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程．通过渐近分析。推导出了该模型下的本构方程．选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶,进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场．由于在力学模型中考虑了材料的粘性效应,所得裂纹尖端场是局部自治的,结果中不含必须由远场条件确定的待定参数或系数．分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素．     

刚性-黏弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一．为了研究黏性效应作用下的界面动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了刚性-粘弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的力学模型;在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε）∝ -1/r(n-1)．结合运动和协调方程,推导出黏弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程．根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算,得到了裂纹尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场．数值计算表明,裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M的控制,这为解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论参考．     

粘弹性材料中动态扩展裂纹尖端场的分析

为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了粘弹性材料动态扩展裂纹的力学模型.在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).通过渐近分析求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近控制方程;采用靶法求得了Ⅰ型Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的应力、应变的数值解.数值计算表明:裂尖场变化主要受材料的蠕变指数和马赫数的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,为动态扩展裂纹的断裂判据提供参考依据.     

幂软化材料动态裂纹尖端的弹塑性场

采用塑性动力学方程,对应变损伤材料平而应力动态裂纹尖端场进行了渐近分析。假定材料服从J_2流动理论,且损伤规律以幂律应变软化的规律给出,其结果表明:在裂纹尖端附近,应力和应变分别具有如下的奇异性:σ/(1n R/r)~(-n/n+1),∈～(1n R/r)~(1/n+1),并且通过数值计算给出了裂纹尖端附近的应力分布。而对于n=1情况下,即损伤规律服从反比例关系,本文对平面应变问题和Ⅲ型反平面剪切问题进行了研究。给出了动态弹塑性场的渐近解,揭示了场的渐近特性。     

粘塑材料中反平面Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的渐近场

采用弹性－粘塑性模型对粘塑材料中反平面Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的应力、应变场进行了渐近分析。假定应力有γ＾－δ幂函数奇异性时，得到了裂纹尖端应力、应变场的渐近方程。     

率敏感材料Ⅰ型准静态扩展裂纹尖端的弹黏塑性分析

采用率敏感型本构关系,对不可压缩材料平面应变Ⅰ型准静态扩展裂纹的尖端场进行了渐近分析.引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程.并对其作渐近分析,推导出了该模型下的本构方程.选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场.计算结果表明,裂纹尖端的应力和应变均具有r-δ的奇异性,整个裂纹尖端场是由黏塑性区控制,不存在弹性卸载区.     

内压作用下球形孔洞膨胀损伤力学分析

为研究岩土材料爆炸损伤场的特点,采用受内压作用下的球形孔洞模型进行分析.利用连续介质损伤力学方法引入一个含损伤变量的自由能函数构造了损伤材料的本构方程;在此基础上,给出了球形孔洞膨胀的控制方程并应用初始损伤概念给出问题的边界条件,通过数值分析得出材料的损伤场;讨论了初始损伤和材料损伤指数对损伤区的影响.分析结果表明,损伤变量以及损伤区应力-应变场只在一定范围内连续,超过此范围材料需要采用新的本构方程加以描述.因此,损伤场的大小与材料性质、初始损伤都有关系,只有综合考虑这些影响因素,才能深入地理解材料的变形本质.     

岩石塑性应变损伤模型的建立及应用

岩石塑性变形和损伤变量的微观机制都是岩石中微裂纹的萌生和发育,塑性变形与损伤在岩石材料中是同时出现的,它们的演化规律是相互耦合的.本文采用基于塑性应变的损伤变量,定义岩石在破坏过程中塑性应变增量与损伤增量成正比关系,并把极限塑性应变归一于岩石的临界损伤值,建立了岩石塑性应变损伤模型和本构模型.实验曲线与利用所建立的塑性应变损伤模型计算的应力-应变曲线吻合较好,岩石塑性应变损伤模型能较好地描述岩石整个加载过程中的损伤与应力、应变的关系.并根据岩石塑性应变损伤模型,分析了单轴压缩荷载作用下岩石的应力和应变与损伤的演化规律.     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

金属板材中裂纹尖端区的损伤分析

从连续介质损伤力学的基本理论出发，研究了金属试件中裂纹尖端损伤区的发展和区内损伤的演变。基于改进的Dugdale模型和已有的材料损伤率，计算了损伤区内的损伤分布和拉伸应力，讨论了损伤在整体材料破坏过程的作用。结果表明，材料细现对宏现裂纹的起裂和扩展有很大的影响。     

刚性-粘弹性界面Ⅲ型裂纹尖端场动态解的研究

建立了刚性－粘弹性材料Ⅲ型界面裂纹动态扩展的力学模型,求得了裂尖应力、应变和位移场分离变量形式的渐近解及其数值结果,在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂尖场中主导地位,（σ,ε）∝r^-1(n-1);在稳态蠕变出现之前,裂尖场中弹性变形占主导地位,裂尖场为K场;在稳态蠕变结束之后,裂尖场中粘性变形占主导地位,裂纹尖端场解趋于理想材料的情况,应力、应变场不具有奇异性,讨论了材料参数n和M对裂尖场的影响。     

金属材料裂纹尖端损伤研究

依据Lemaitre损伤演化模型，建立了裂纹尖端塑性区内空穴型损伤材料的损伤演化，并对金属材料裂纹尖端空穴型损伤实验结果进行了分析．     

双材料界面Ⅱ型扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

双材料界面中材料粘性效应的存在,粘性效应对界面裂纹尖端场的分布和对界面本身性能的变化起着重要的影响.考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性——弹粘塑性界面Ⅱ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

韧性-脆性材料界面上定常扩展裂纹尖端的渐近场:反平面剪切

对韧性-脆性材料界面上定常扩展裂纹尖端的应力、应变进行弹塑性分析,给出了应力、应变和位移的渐近场解.对不同的Mach数以及裂纹尖端混合参数(Near-Tip Mixture Parameter)进行计算,考察这些参数对场的影响,为给出合理的断裂韧性准则提供理论依据.     

混凝土斜裂纹损伤断裂分析

混凝土构件中宏观裂纹尖端附近，伴随有损伤，随着损伤的发展，微裂纹集度不断增大，合并形成宏观裂纹，本文将Mazars混凝土损伤模型应用于混凝土断裂分析中，带斜裂纹的构件受拉应力作用时，将产生Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹．本文分析了宏观裂纹尖端附近区域的损伤，所得结果与最大拉应力理论的结果比较相符。