一个简化的表面裂纹应力强度因子的计算公式

通过三点弯曲加载的表面裂纹试样研究了碳氮共渗、渗氮及调质几种不同热处理的(?)面裂纹疲劳扩展行为。试验证实:半椭圆表面疲劳裂纹的长轴(c)、短轴(α)与试样厚度(B)符合α/c α/B=0.99±,,12的关系式。并且在我们的试验范围内(0.33≤α/c≤0.71;0.29≤α/B≤0.67),其长轴端应力强度因子可用简单的放学式进行计算:△K_c=A·△,(πc)/(1/2)·M_w.其中A≈0.5。由此大大简化了表面裂纹应力强度因子的计算。     

求解双材料界面裂纹应力强度因子的扩展有限元法

基于双材料界面裂纹尖端的基本解,构造扩展有限元法(eXtended Finite Element Methods, XFEM)裂尖单元结点的改进函数。有限元网格剖分不遵从材料界面,考虑3种类型的结点改进函数：弱不连续改进函数、Heaviside改进函数和裂尖改进函数,建立XFEM的位移模式,给出计算双材料界面裂纹应力强度因子(Stress Intensity Factors, SIFs)的相互作用积分方法。数值结果表明：XFEM无需遵从材料界面剖分网格,该文的方法能够准确评价双材料界面裂纹尖端的SIFs。     

表面裂纹应力强度因子计算及扩展跟踪的权函数法

 介绍了一种显式的权函数法,并将这种方法用于圆柱形容器接管外拐角表面裂纹的应力强度因子计算和扩展跟踪上.结果表明,权函数法可以用于分析各种载荷下不同形状的裂纹.就一般的工程问题而言,权函数法不失为一种与有限元法互补的方便有效的分析方法.     

新的估算表面裂纹应力强度因子经验公式

该文给出了新的估算拉伸和纯弯曲载荷下表面裂纹应力强度因子的经验公式。根据疲劳裂纹扩展的数值模拟结果确定强度因子分布函数;利用按已知应力强度因子分布函数求裂纹形状及相应应力强度因子的方法计算给定尺寸的表面裂纹的应力强度因子;通过对数值结果的曲线回归得到估算表面裂纹应力强度因子经验公式。利用该公式对有限厚度和宽度平板内表面裂纹的应力强度因子进行了估算,并与已知的半椭圆形表面裂纹的应力强度因子解进行了比较。该文结果为估算表面裂纹应力强度因子提供了一种新的途径。     

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。     

共面三维裂纹应力强度因子干涉的研究

利用奇异有限元理论与方法对三维多裂纹的应力强度因子干涉问题进行了研究,通过构造裂纹前缘位移场的局部解,提出了一种新的裂纹前缘位移场的位移模式,通过最小势能原理和变分原理直接得到裂纹前缘干涉的应力强度因子,较好地解决了含多裂纹有限体的强度分析问题.算例说明了该方法的有效性,其计算结果为多裂纹简化为单裂纹提供了理论依据.     

表面裂纹应力强度因子计算的边界元法

本文用8节点二次等参元边界元法计算了半椭圆形表面裂纹的应力强度因子。在裂纹尖端附近使用了8节点奇异元,而在除裂尖附近以外的边界使用了4～8节点的变节点单元,以便于网格的疏密过渡。文中采用的等精度积分等处理方法都在一定程度上提高了解法的有效性。通过将本文解与高自由度的Newman有限元解比较表明:本文解的精度是较高的,也说明了用边界元法解这类问题只需很少的自由度就能得到令人满意的结果。     

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。     

垂直界面裂纹应力强度因子的加料有限元分析

为求解裂尖位于界面上的垂直双材料界面裂纹应力强度因子,发展了一种加料有限元方法。该方法应用Williams本征函数展开和线性变换方法求解裂尖渐进位移场,将该位移场加入常规单元位移模式中,得到加料垂直界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,给出加料有限元方程。建立了典型垂直界面裂纹平面问题的加料有限元模型,求解加料有限元方程直接得到应力强度因子,与文献结果对比表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于垂直界面裂纹的计算分析。     

KK节点中表面裂纹应力强度因子的数值分析

海洋平台中的管节点在出现疲劳裂纹后,其残余寿命的估算依赖于对焊缝处表面裂纹应力强度因子的精确计算。首先介绍了包含表面裂纹的KK节点的有限元网格产生方法。采用了五种不同类型的单元,即六面体单元、四分之一结点的裂纹单元、棱柱单元、棱锥单元以及四面体单元来形成KK节点焊缝处表面裂纹的网格。然后通过交互J积分法计算出了KK节点表面裂纹的应力强度因子分布情况。     

应力强度因子的误差评估

该文根据裂纹尖端位移的计算公式,导出了一个用于评估应力强度因子计算误差的指标参数。在已知裂纹尖端位移场的情况下,该参数可以有效的说明应力强度因子的计算精度。最后通过算例分析说明该参数是一个有工程应用价值和计算简便的参数。     

平面裂纹应力强度因子的半解析有限元法

利用弹性平面扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,推导了一个圆形奇异解析单元列式,该单元能准确地描述平面裂纹尖端场。将该解析元与有限元相结合,构成半解析的有限元法,可求解任意几何形状和载荷的平面裂纹应力强度因子及扩展问题。对典型算例的计算结果表明本文方法简单有效,具有令人满意的精度。     

功能梯度材料II型动态裂纹尖端的焦散线分析

根据功能梯度材料II型裂纹在定常扩展速度情况下裂纹尖端离面位移场的平面应力级数解,对材料性能沿裂纹扩展方向的两种不同变化规律进行了分析,分别假设:(1)剪切模量线性变化,密度保持常数;(2)剪切模量和密度指数规律变化。在分析中泊松比保持不变。推导两种变化规律材料II型动态裂纹尖端的焦散线方程,对两种材料的焦散线进行数值模拟,并求解应力强度因子与焦散线特征尺寸之间的函数关系,以此为基础分析不同梯度变化规律对材料断裂性能的影响.     

三点弯曲试样动应力强度因子求解的振动分析方法

采用振动分析方法,对冲击载荷作用下三点弯曲试样的动态响应进行了研究。通过对试样刚度的求解,把转动惯性和剪切变形的影响引入到动应力强度因子的计算中。动态有限元的分析结果表明,本文建立的动应力强度因子公式具有较好的计算精度。     

A NOTCH INTENSITY FACTOR APPROACH TO THE STRESS ANALYSIS OF WELDS

In the context of linear elastic stress gradients that are present in welded joints, a stress field approach based on notch stress intensity factors is presented with the aim of describing stress distributions in the neighbourhood of weld toes, since fatigue strength is dependent on such distributions. This paper summarizes the analytical fundamentals and gives an appropriate definition of the parameters for stress components under opening and sliding modes. Then, by comparing the expected results with those obtained by numerical analysis, the contributions of the symmetric and skew-symmetric loading modes are quantified for different geometries, and summarized into concise expressions which also take into account the influence of the main geometrical parameters of the welded joint. The range of validity and the application limits of this field approach in the presence of weld toe radii are discussed. Finally, a synthesis of experimental fatigue strength data based on the new field parameters is reported.     

正交复合材料I型裂纹动态响应焦散线实验研究

利用高速摄影技术与光学焦散线技术相结合,对冲击下正交复合材料I型裂纹尖端的动态应力集中问题进行了光测力学实验研究。记录了两种层状碳纤维/环氧树脂复合材料在冲击作用下I型裂纹尖端的动态焦散斑图,提取反映材料局部应力集中问题的力学参数:焦散斑特征尺寸,进而比较两种复合材料的抗冲击性能。这些研究工作对于复合材料冲击性能评估具有工程应用价值和科学研究意义。     

适用于高层RC结构的谱加速度指标分析

地震动强度指标是影响结构地震风险评估准确性的重要参数。为此,基于12榀高层RC结构的增量动力分析结果,首先计算了谱加速度指标在不同周期下的有效性和充分性,考察二者与高阶振型和非线性软化效应的相关性,进而分析反应谱的控制周期值,并据此提出适用于该类结构的多周期平均谱加速度指标。研究表明：谱加速度指标的有效性和充分性随反应谱周期取值的不同波动性较大,受高阶振型和非线性软化效应的影响;与既有地震动强度指标相比,该文提出的多周期平均谱加速度指标的有效性显著提高,对于该类结构具有较好的适用性。