幂硬化对准静载弹塑性弯曲裂纹张开位移的影响

研究准静载荷作用下的硬化材料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,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张开位移。作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移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张开位移随着材料硬化指数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张开位移加速减少,减少的幅度越来越大。当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端张开位移随外载荷的不断减小而逐渐减小。开拓了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹张开位移的理论模型的崭新领域。     

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。     

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。     

裂纹张开位移的边界配位法计算方法

提出新的应力函数，该应力函数对于表面自由的或随均布载荷的裂纹都适用。利用该应力函数导出了各种裂纹模型，在各种边界条件下的应力强度因子的计算公式及裂纹面上各点位移的计算公式。并利用边界配位法，计算了方形中心裂纹板在各种条件下裂纹面上各点的位移。     

裂纹张开位移的预测方法

把不同温度下的裂纹张开位移(CTOD)试验数据,用灰色理论中的累加方法,进行二次累加。可以使一组没有规律的数据,成为一条光滑的曲线。然后利用回归理论中的多项式模拟曲线,对其试验数据进行了预测,提出根据试验数据确定出预测数据的可能的区间范围。计算实例表明,其预测精度较高。     

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。     

裂纹尖端张开位移试验方法的进展—美国ASTM E1290标准简介

介绍了美国ＡＳＴＭ Ｅ１２９０－８９标准的主要内容和进展，为我国ＣＣＤ试验方法标准的修订提供重要的参考。     

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。     

裂纹尖端张开位移（CTOD）试验方法的进展──美国ASTME1290标准简介

介绍了美国ＡＳＴＭＥ１２９０一８９标准的主要内容和进展，为我国ＣＯＤ试验方法标准的修订提供重要的参考。     

部分裂纹面受力情形下无限大板孔边双裂纹的张开位移研究

针对航空结构中常见的孔边裂纹问题,利用Muskhelishvili复变函数法和Cauchy积分理论推导了无限大板内圆孔边任意长度双裂纹在部分裂纹面受均布应力情形下的位移表达式,并计算了孔边裂纹对称和孔边裂纹不对称两种情况下的裂纹面张开位移。孔边双裂纹对称时,计算值与权函数方法的求解结果进行了对比,最大误差为16.21%。研究表明,应用复变函数法和Cauchy积分理论推导的裂纹面张开位移表达式,不仅适用于无限大板内孔边裂纹对称的情况,孔边裂纹不对称时同样适用,从而为圆孔边任意长度双裂纹的疲劳裂纹闭合分析和张开应力求解提供了研究基础。     

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。     

纯Ⅱ型载荷作用下裂纹的三维厚度效应研究

采用修正的边界层模型，利用有限元计算方法对纯Ⅱ型裂纹的厚度效应进行分析和研究，通过比较三维裂纹纯Ⅰ型和纯Ⅱ型裂纹尖端的应力、应变以及J积分和裂尖张开位移等参数，得到纯Ⅱ型载荷作用下厚度效应影响弱的认识。与Ⅰ型结果相比可以看出，在Ⅱ型载荷作用下裂尖的应力、应变场的厚度效应不明显，但三维影响区的大小与Ⅰ型基本相同，在裂尖前方半厚度以内存在着很强的三维效应区，从半厚度到1．5倍厚度范围应力在不同的厚度位置有显著的变化，在1．5倍厚度以外的区域表现为平面应力场的特性。在纯Ⅱ型载荷的作用下，三维J积分J^local沿厚度分布不随载荷变化，且基本没有厚度效应，裂尖滑动位移(crack tip sliding displacement，CTSD)也没有厚度效应；沿不同厚度截面，J^local积分和CTSD存在线性关系。     

用测定裂纹尖端张开角（CTOA）方法确定管道JR曲线

用测定裂纹尖端张开角的方法，获得了全尺寸穿透裂纹管试样的ＪＲ阻力曲线，并用撕裂模量法对含不同穿透裂纹长度的管道进行了弯曲断裂分析，结果表明，用测定ＣＴＯＡ获得ＪＲ阻力曲线的方法是可行的。     

复合材料曲梁结构弯曲失效分析

使用Solid Composite单元建立了有限元模型,对复合材料曲梁结构在弯曲载荷下的层间拉伸及剪切应力进行了分析,并预估了破坏载荷。通过试验对比,分析结果与试验结果符合性较好,证明该方法能够较为准确的分析复合材料层间失效情况,可以应用于复合材料结构的工程设计之中。     

疲劳载荷作用下裂纹扩展速率的研究

主要研究含裂纹构件在具有不同应力比与不同加载频率的疲劳载荷作用下裂纹扩展速率公式新的表现形式。运用新裂纹扩展速率公式,定量地计算出具有不同应力比与不同加载频率的疲劳载荷作用下线弹性裂纹的扩展速率。综合考虑了疲劳作用应力,裂纹尖端应力强度因子的变化幅值,总结出新裂纹扩展速率公式的适用范围,检验了新裂纹扩展速率公式的准确性和实用性。     

非各向同性材料小范围屈服下裂尖塑性区研究

基于各向异性弹性力学的Stroh理论和Tsai-Hill非各向同性强度理论,预测非各向同性材料单一型和混合型裂纹裂尖塑性区的形状与大小,研究横向剪切强度以及材料主方向与裂纹坐标方向夹角θ等参数对裂尖塑性区的影响。研究发现,当材料反平面剪切强度相对面内强度较小时,反平面剪切应力对裂尖塑性区形状、尺寸的影响显著;反之则较小。偏角θ也会明显影响裂尖塑性区的尺寸和形状。