含尖角裂纹的有限宽板在弯矩作用下裂纹周围应力场研究

对于含裂纹的板,有时裂纹尺寸与板的宽度相比并不很小,必须按有限宽板来计算。针对含尖角裂纹的有限宽板,建立基于弹性断裂理论的计算模型。通过所求得的复变应力函数,给出裂纹周围应力场的解析计算公式。根据保角变换原理,得到不同裂纹形状所对应的映射函数。对两端受弯矩作用含尖角裂纹的有限宽板,在具有不同的裂纹张开角情况下,对裂纹周围应力分布进行较为详细的仿真分析。另外,对不同的板宽对裂纹周围应力场的影响进行分析,并对不同裂纹张开角的情况进行了计算、比较。     

负泊松比复合材料裂纹尖端应力场

具有平面负泊松比的石墨纤维/环氧树脂非平衡层合复合材料具有很高的断裂韧性和缺口断裂强度,这一点已被实验所证实。本文用复变函数——变分方法计算了负泊松比材料裂纹尖端的应力场和应力强度因子,并与常规的平衡复合材料进行了比较。负泊松比材料铺层为[0/15/75/15]s,[0/25/65/25]s;常规复合材料铺层为[0/60/90/-60]s.本文重点研究了主应力方向与纤维方向的夹角以及应力强度因子与断裂韧性的关系。分析结果表明;负泊松比材料的缺口断裂强度高于常规铺层复合材料的缺口断裂强度。      

Ⅲ型裂纹受突加荷载作用时裂尖应力场的非局部理论解

本语文应用非局部场理论分析了Ⅲ型裂纹受突加荷载作用时裂尖应和场的问题，利用Ｅｒｉｎｇｅｎ提出的简化场方程导出了该总理２的对偶积分方程，并通过数值计算方法得到该问题扔数值解，结果表明在裂纹尖端应力场是非奇异。     

通电瞬时板内半无限长裂纹尖端域的应力场

以导电弹性体的麦克斯威尔方程为出发点,借助于边界条件和初始条件,推得了在向含半无限长直线裂纹的无限大导电薄板内通入电流的瞬时,裂纹尖端附近电流密度的表达式。在此基础上,得到了裂纹尖端区域处温度和应力的具体表达式。算例表明,在电流所产生的焦耳热源的作用下,裂尖区域处的温度将瞬时升高,并伴有压应力的产生,从而可达到阻止裂纹扩展的目的。     

疲劳裂纹扩展中裂纹尖端应变变化的详细考察

传统的ASTM2%偏差法和卸载弹性法是以柔度轨迹的线性区段确定开闭口载荷(Pop和Pcl),往往因人工误差导致结果相差很大.本文注重裂纹尖端塑性变形带给柔度变化的物理意义,描述了一个载荷循环下柔度变化与裂纹开闭口以及弹塑性行为的关系.采用自行开发的高精度局部柔度测量法,针对结构钢进行了疲劳试验,记录了裂纹尖端应变与载荷关系的系列迟滞回线,并以微分法定量求出迟滞回线上的特征载荷.根据试验考察结果,分析了文献中几种疲劳裂纹扩展参量的关系.结果表明,ΔKRPG比ΔKcl和ΔKop更适合作为裂纹扩展驱动力参量.     

疲劳裂纹扩展速率试验中裂纹曲率修正方法研究

针对目前疲劳裂纹扩展速率试验标准中仅提出裂纹长度需进行曲率修正但未给出具体修正方法及步骤的问题,作者推荐了线性插值法和等比例法两种裂纹曲率修正方法,并通过分析两种方法的修正原理,结合试验结果,将两种曲率修正方法进行对比。结果表明,在双对数坐标系上,修正后的da/dN-ΔK曲线向低ΔK方向偏移,最大偏移量约15%,在利用da/dN-ΔK曲线进行选材对比或疲劳寿命评估时,修正后的曲线与未修正的曲线相比是偏安全的。基于两种方法修正后的da/dN-ΔK曲线之间差异较小,最大相差约2%,两种方法均可作为疲劳裂纹扩展速率试验中裂纹长度的曲率修正方法。     

裂纹尖端塑性区内金相组织及硬度的分析与研究

对裂纹尖端塑性区的分析与研究十分重要。从金相组织和硬度方面对裂纹尖端塑性区进行分析:使用金相显微镜观察裂纹尖端塑性区的金相组织与非裂纹影响区域的金相组织进行对比分析,发现裂纹尖端塑性区的晶粒发生了严重的扭曲变形。以裂纹尖端为圆心,沿着不同方向路径测量硬度变化曲线从而观察裂纹尖端硬度的变化趋势,得到了从裂纹尖端向外的硬度由小到大、再由大到小的变化趋势,从而分析了裂纹尖端塑性区对材料本身特性的影响。     

X70管道钢裂纹尖端张开角的试验研究

高压富气输送管道要求发展管道钢的裂纹尖端张开角(CTOA)的测试方法。采用准静态的撕裂过程和长裂纹扩展长度试件,进行了X70管道钢的裂纹扩展试验,用摄像机跟踪拍摄裂纹扩展全过程,从获得的照片上直接测量出裂纹扩展全过程的CTOA值,分析了裂纹扩展中的断裂力学行为。试验结果表明:试件的韧带厚度越小,越容易获得稳定的扩展过程,且稳态裂纹扩展的CTOA值随试件韧带厚度的增加而增大,太厚的试件不易得到稳态扩展过程。韧带厚度为4mm、8mm试件的稳态的裂纹扩展阶段分别为7.6°、11.3°,裂纹扩展长度与韧带厚度比在4―25、4―10之间。     

虚拟裂缝尖端拉应力大小的确定

针对单边切口的混凝土轴心受拉构件,基于虚拟裂缝模型提出一种计算极限承载力的解析模型,并在此基础上确立了虚拟裂缝尖端拉应力与混凝土轴心抗拉强度之间的关系。结果表明：二者的比值随初始缝高比的增大呈线性增加,但对混凝土强度等级的变化不敏感。其原因是由于所有的混凝土试件都存在初始缺陷,导致截面上存在明显的应力梯度,因而得到的混凝土轴心抗拉强度值是截面应力的平均值,而虚拟裂缝尖端拉应力为截面上的最大应力。很显然,轴心受拉构件的初始缺陷越长,截面的应力梯度越大,虚拟裂缝尖端拉应力与平均应力的比就越大。通常情况下,虚拟裂缝尖端的拉应力大小约为混凝土轴心抗拉强度值的1.22倍,约等于混凝土的抗折强度。     

基于裂纹尖端应力比值的含裂纹功能梯度材料圆筒应力强度因子计算方法

由于功能梯度材料（FGM）性质的特殊性,现有含裂纹FGM结构应力强度因子计算方法难以避免复杂的矩阵运算以及数值积分。该文针对含外表面环向裂纹FGM圆筒,利用FGM圆筒与均匀材料圆筒裂纹尖端应力之间的比例关系,将复杂的FGM圆筒应力强度因子求解问题转化为简单的应力值提取问题以及经验公式计算问题,仅由均匀材料圆筒应力强度因子经验公式、均匀材料圆筒和FGM圆筒裂纹尖端应力比值即可得到任意含裂纹FGM圆筒应力强度因子。该方法仅需建立2D轴对称模型即可满足计算要求,在保证精度的基础上成功回避了传统方法中的复杂矩阵运算以及数值积分,且适用于不同FGM、筒体尺寸、裂纹深度等情况下的应力强度因子计算。通过多组算例对比分析,证明该方法计算精度高、计算过程简便,便于工程应用。     

爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究.研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的.扩展速度最大值达到210m/s,裂...     

爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究。研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的。扩展速度最大值达到210m/s,裂纹扩展加速度最大值为9.47Mm/s2,切口端部动态应力强度因子KdⅠ最大值为0.6MN/m3/2。     

各向异性地层中井孔周围应力场的研究

由于问题的复杂性,在以往研究井壁稳定性的文献中,大多将地层介质简化为各向同性的。该文基于各向异性弹性理论,利用复变函数方法,建立了各向异性地层中倾斜井孔周围应力场的计算模型,得到了能够反映地层各向异性性质、地层倾向和走向、井斜角和方位角、井孔液柱压力、原始地应力方位和原始地应力比等多种因素影响的井孔周围应力场的解析表达...     

残余应力场中疲劳裂纹的闭合作用

疲劳裂纹在残余压应力场中的扩展可藉助于裂纹闭合力来描述。采用板状试样相变温度下急冷以获得长程残余压应力场。应用动态测定法可同时测得裂纹闭合力和扩展速率。结果表明,残余压应力的最大值位置与扩展速率的最低值和闭合力的峰值所对应的裂纹长度基本相同。可以认为残余压应力提高了裂纹的闭合力,它使最小有效应力强度因子 K_(eff min)升高,从而减小了裂纹的扩展驱动力△K_(eff),这是裂纹扩展速率降低的主要原因。     

A537钢疲劳裂纹扩展单次拉伸超载效应及裂尖形变,裂纹闭合行为

研究了恒定ΔＫ条件下，单次拉伸超载对Ａ５３７钢疲劳裂纹扩展速率的影响，并利用激光散斑技术原位研究超载前后的裂尖应变场，裂纹闭合效应。结果表明：超载后裂纹闭合效应呈增强趋势，裂尖应变呈下降趋势。伸超载有阻滞裂纹扩展的作用。     

温度对结构钢材裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响分析

裂纹尖端张开位移(CTOD)与钢材的弹性模量、屈服强度、几何条件和荷载大小等因素有关.结构钢材的相关力学指标随着温度发生变化,因此温度变化也会改变CTOD的数值.从含穿透缺口无限大受拉平板的Dugdale-Barrenblett模型(D-B模型)出发,推导出了温度对裂纹尖端张开位移影响规律的基本公式,并把分析进一步扩展到含跨中裂纹的三点弯曲试样.并对带跨中裂纹的三点弯曲试样进行了有限元分析和低温试验,其结果和公式进行了对比.结果表明,CTOD值随着温度降低而减小,温度对CTOD的影响程度与裂纹尖端的塑性发展程度有关.