含曲线裂纹柱体扭转问题的新边界元法

研究了带曲线裂纹柱体的扭转断裂问题,推导出了可以直接应用于任意形状截面含有任意形状曲线裂纹的柱体扭转问题的新的边界积分方程,并建立了带裂纹柱体扭转问题的边界元数值计算方法,提出了裂纹尖端的奇异元和线性元插值模型,给出了抗扭刚度和应力强度因子的边界元计算公式。该文对含有圆弧裂纹、曲线裂纹及直线裂纹的不同截面形状柱体的典型问题进行了数值计算,所得结果证明了边界元方法的正确性和有效性。     

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     

轴系横向裂纹模型对其扭转剪应力的影响

本文对轴系横向直线裂纹和半椭圆裂纹两种模型的裂纹最深点处的应力强度因子 进行了推导,以研究不同模型对轴系扭转剪应力计算的影响。计算表明：采用这两种模型计算扭转剪应力时其相对差值会很大,最大可达60％左右。但在特定范围内差值很小。本文定义了该两种模型扭转剪应力的临界相对差值 ,确定了不同裂纹深度比 （ ）所对应的临界椭圆参数 ;拟合了不同裂纹深度比 （ ）下临界椭圆参数 的计算公式,为科学选取模型提供了理论依据。     

含周期性裂纹正交各向异性板平面问题的应力场分析

通过引入适当的Westergaard应力函数,采用复变函数方法和待定系数法对含周期性裂纹正交各向异性纤维增强复合材料板的Ⅰ 型、Ⅱ型问题中裂纹尖端附近的应力场进行了力学分析。在远处对称载荷与斜对称载荷作用下,先给出Ⅰ型、Ⅱ型问题在裂纹尖端处的应力强度因子,然后导出用应力强度因子表示的Ⅰ型、Ⅱ型裂纹问题应力场的解析表达式。此外,应力场大小与材料常数有关,这是正交各向异性材料不同于各向同性材料的特征。由于裂纹的周期分布,应力强度因子的大小取决于形状因子。结果表明,形状因子随着裂纹长度的增加而增大,随着裂纹间距的增大而逐渐下降,当裂纹间距趋于无穷大时,退化为含单个中心裂纹正交各向异性纤维增强复合材料板的结果。      

具中心直裂纹复合材料圆板周期焊接问题

研究了焊接垫圈弹性平面的剪切模数相同而其它模数不同的具中心直裂纹的复合材料圆板周期焊接问题,利用复分析方法将原问题转化为周期Riemann边值问题,进而转化为具周期核奇异积分方程,最后利用Lobatto-Chebyshev求积公式得到数值解,并计算出应力强度因子的数值。     

均匀热流作用下含裂纹板I 型温度应力强度因子的解析解

研究一种新的温度边值问题。含中心裂纹无限大板受远场均匀热流作用,热流密度方向与裂纹有一夹角。当裂纹面上维持一恒定温差时,采用复变函数理论,得出了温度场、温度应力场与位移场的解析解。利用位移单值条件,确定出温度应力强度因子的解析表达式。针对铝合金LY12 材料进行了相应数值计算,分析了热流密度大小与方向对温度分布与温度应力强度因子的影响。研究表明:该文给定的温度边界条件下,只产生Ⅰ 型温度应力强度因子,不产生Ⅱ 型温度应力强度因子。温度应力场取决于热流密度沿裂纹方向的分量,垂直于裂纹方向的分量对温度应力场没有影响。     

含多裂纹加筋结构应力强度因子计算及其应用

本文建立了一种用于求解任意截面的桁条及铆钉任意排列的薄壁加筋结构应力强度因子的混合法。本方法基于双排交错排列的铆接加筋板变形协调方程联立求解柳钉力，进而求得应力强度因子。其中桁条及蒙皮的位移影响系数分别由有限元（裂尖采用八结点奇异等参元）方法及Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ应力函数得到。本方法已用于某飞机（τ型、Ｙ型桁条）的机翼壁板内力再分配因子计算及运七飞机机翼壁板的剩余强度分析中。     

钢箱-混凝土组合梁的扭转特性分析

钢箱—混凝土组合梁兼有实心和箱形截面杆件的特点,扭转时主要表现为纯扭转形式。通过分析其纯扭转应力函数的特点,提出了采用差分法、箱形截面简化法计算其纯扭转刚度。与纯扭转试验结果进行比较分析表明,差分数值方法计算结果与试验分析结果接近。此外数值计算分析表明,若混凝土所占面积不大,则忽略混凝土简化为箱形截面计算扭转刚度也能满足工程精度要求,且偏于安全。     

区域分裂法用于抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子的三维有限元计算

本文用三维有限元方法求解抽油杆表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用区域分裂算法，由裂端２７节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹的变化．算例与数值计算吻合得很好，表明本文结果有较高的精度。     

含多椭圆孔无限大各向异性薄板弯曲问题研究

该文利用各向异性体弹性理论中的复势方法,以Faber 级数和保角映射为工具,对含多椭圆孔无限大各向异性薄板弯曲问题进行分析,得到了含多椭圆孔无限大各向异性薄板弯曲的级数解形式,给出了无限大薄板在受到弯曲载荷时孔边的应力分布,并讨论了孔距、孔的数量、排列方式、椭圆度、材料的各向异性对孔边应力分布的影响,得到了有益的结论.该方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等优点.     

圆钢管混凝土在自由扭转作用下扭矩-应变理论模型

为研究圆钢管混凝土在自由扭转下的扭矩-应变关系,将圆钢管混凝土在自由扭转下的全过程分为混凝土开裂前、钢管屈服前和钢管屈服后三个阶段.通过对不同阶段的钢管和混凝土受力状态和相互作用分析,以统一强度理论为基础推导出钢材和混凝土的抗剪强度,结合切应变与正应变的关系,钢材采用理想弹塑性本构关系,混凝土采用考虑软化效应的本构关系...     

转炉用变截面自平衡式扭力杆扭转变形的理论计算

扭力杆通过弹性扭转变形储备能量的大小对氧气顶吹转炉大型设备工作的可靠性有着重要影响,研究其扭转变形成为关键的技术问题之一。该文基于圆柱弹性扭转初等理论,推导了由等截面圆杆、变截面锥杆和过渡圆角三部分共同组成的自平衡式扭力杆的扭转变形的理论计算公式,并以150t转炉用自平衡式扭力杆为例,对其正确性采用有限元方法进行了验证,两种方法的计算结果吻合。该自平衡式扭力杆的实际应用也表明该文两种研究方法都是可行的,但是解析法比有限元法简单方便,更适合工程设计人员直接使用。     

修正的内部基扩充无网格法求解多裂纹应力强度因子

修正的内部基扩充无网格Galerkin法求解了多裂纹应力强度因子。采用特征距离对内部基扩充无网格法进行修正,应用变分原理推导了系统离散方程,给出相互作用能量积分计算混合型模式下的应力强度因子的公式。求解3个平面应力条件下的多裂纹问题,并与其他数值方法的计算结果进行比较。数值算例表明：修正的内部基扩充无网格Galerkin法可以方便、有效地求解多裂纹问题,在不增加附加节点和自由度的情况下便可以得到较高精度的计算结果。     

裂纹面荷载作用下多裂纹应力强度因子计算

该文基于比例边界有限元法计算了裂纹面荷载作用下平面多裂纹应力强度因子.比例边界有限元法可以给出裂纹尖端位移场和应力场的解析表达式,该特点可以使应力强度因子根据定义直接计算,同时不需要对裂纹尖端进行特殊处理.联合子结构技术可以计算多裂纹问题的应力强度因子.数值算例表明该文方法是有效且高精确的,进而推广了比例边界有限元法的...     

位错与含裂纹非理想界面圆形夹杂的干涉效应

研究了基体中任意位置的螺型位错与含裂纹非理想界面圆形弹性夹杂的干涉力学问题。运用复变函数的解析延拓技术与奇性主部分析方法,获得了该问题复势函数的一般解答。作为典型例子,求出了非理想圆形界面含一条裂纹时基体和夹杂区域复势函数的封闭形式解。计算了作用在螺型位错上的位错力。讨论了含裂纹的非理想界面以及材料失配对位错力的影响规律。结果表明:与含裂纹理想界面相比,非理想界面对位错力的影响更大,对位错的捕获能力更强。硬夹杂时,可能存在非稳定平衡点,使得非理想界面、界面裂纹和夹杂对位错的作用力为零;软夹杂时,非理想界面、界面裂纹和夹杂则始终吸引位错。     

非均匀荷载作用下层状岩体矩形裂隙力学特性分析

该文采用已发展的层状材料基本解对偶边界元方法,分析了层状裂隙岩体的力学特性。在分析无限域层状岩体中裂隙时,该对偶边界元方法退化为间断位移法。在建议的间断位移法中,只需沿裂隙一个面离散,采用9结点等参单元和非连续单元离散裂隙面。采用建议方法计算了作用有非均匀荷载矩形裂隙的间断位移。利用裂隙尖端附近的间断位移值,计算了应力强度因子。给出不同岩性组合情形时矩形裂隙应力强度因子的分布规律。     

双扭法及其在脆性材料力学性能评定中的应用

本文介绍了一种新的脆性材料力学性能评定方法一双扭法,提出修正的双扭试样应力强度因子表达式.由于双扭试样裂纹尖端应力强度子与试样裂纹长度无关,因而对材料有广泛的适应性.其研究范围较广,可测定裂纹亚临界扩展、断裂韧性、高温或应力腐蚀条件下的力学行为等.本文比较了双扭法在电工陶瓷、结构陶瓷、硅酸盐玻璃、有机玻璃以及滚珠轴承钢等脆性材料中实际应用的结果,讨论了适用于双扭法应力分析的试样裂纹长度及其标定等问题.