Elastoplastic analysis for infinite plate with centric crack loaded by two pairs of point shear forces

The near crack line analysis method was used to investigate a crack loaded by two pairs of point shear forces in an infinite plate in an elastic-perfectly plastic solid, and the analytical solution was obtained. The solutions include: the unit normal vector of the elastic-plastic boundary near the crack line, the elastic-plastic stress fields near crack line, law that the length of the plastic zone along the crack line is varied with an external loads, and the bearing capacity of an infinite plate with a center crack loaded by two pairs of point shear forces. The results are sufficiently precise near the crack line because the assumptions of the small scale yielding theory have not been made and no other assumption have been taken.     

孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性分析

岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接。孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义。该文利用裂纹线场方法和Mohr—Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料偏心裂纹板的弹塑性问题进行了分析,确定了裂纹线附近的弹性应力场、塑性应力场、弹塑性边界上的单位法向量、裂纹线附近的塑性区长度、裂纹线上的塑性区长度随孔隙水压力的变化规律以及孔隙水压力作用下偏心裂纹板的极限承载力,获得了孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性解析解,并对偏心裂纹板在不同偏心情况下的塑性区长度和贯通情况进行了分析。     

岩体内共线张开型节理受压剪荷载的弹塑性分析

将岩体内共线多节理受压剪荷地匠问题简化为有限宽岩体摧的单节理受压剪荷载的问题,运用弹塑性断裂力学的线场分析方法将描述岩体材料破坏性性的摩尔－库仑准则列入求解岩体内节理断裂问题的基本方程中对节理裂隙在压剪荷载下进行求解。     

单元类型对疲劳裂纹二维弹塑性有限元模型的影响

用弹塑性有限元方法,以较少的单元建立模拟循环载荷下高强铝合金疲劳裂纹扩展的二维模型,计算塑性区尺寸、裂尖应力场及位移场等裂尖参数的有限元结果,与断裂力学和弹塑性力学公式计算的理论值进行比较,利用ABAQUS软件,分析不同单元类型对裂尖参数的影响,确定不同条件下计算精度较高的单元类型。     

岩体断续节理受压剪荷载的弹塑性分析

运用弹塑性断裂力学的裂纹线场分析方法，将描述岩体材料破坏特性的摩尔－库仑准则，列入求解岩体内节理断裂问题的基本方程中，对节理裂隙在压剪荷载下进行求解，利出了节理线附近的弹塑性区应务场。通过弹塑性场在其边界上的匹配条件，得出了节理线上塑性区长度与压剪荷载的关系，以及节理扩展破坏准则。     

SH波作用下裂纹对圆夹杂散射动应力集中问题的影响

研究SH波入射时在圆形夹杂附近存在裂纹的情况下圆夹杂散射动应力集中问题．利用Green函数法求解动应力集中系数．取含有圆形夹杂的弹性全空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为Green函数,采用裂纹“切割”方法建立问题的求解积分,得到圆夹杂周边动应力集中系数的解答．最后给出圆形夹杂附近存在共线与平行直裂纹2种情况的解答,并与无裂纹的情况进行比较。     

连接墙板内置支撑的钢框架节点加强构造分析

为确保墙板内置无黏结支撑钢框架结构大侧移下利用内置支撑大幅屈服耗能,而钢框架在支撑连接区域处于弹性,通过有限元分析重点考察了支撑形式、支撑连接位置等对连接区域传力机制的影响,以及框架在连接处的加强构造.分析表明,1/50侧移角范围内时,梁端贴板加强后加强段基本处于弹性,非加强梁段的塑性铰位置与加强段端部间水平距离约为梁高的一半,塑性铰处翼缘轻微屈曲或无屈曲时钢梁截面的最大弯矩均接近塑性弯矩.据此,再结合支撑的连接位置和轴力便可确定出梁端内力,并进行节点域抗剪验算.分析还表明,节点域两侧的梁端弯矩按翼缘和腹板的抗弯刚度比例分配后传给节点域,而不是按现行设计规范中仅通过两翼缘的方式进行传递.节点域的柱腹板在剪切屈服后剪切变形大幅增加,增大了结构层间侧移.基于分析结果,给出了钢梁翼缘和腹板以及节点域柱腹板的贴板厚度等设计建议.     

A numerical method for multiple cracks in an infinite elastic plate

This article examines the interaction of multiple cracks in an infinite plate by using a numerical method. The numerical method consists of the non-singular displacement discontinuity element presented by Crouch and Startled and the crack tip displacement discontinuity elements proposed by the author. In the numerical method implementation, the left or the right crack tip element is placed locally at the corresponding left or right crack tip on top of the constant displacement discontinuity elements that cover the entire crack surface and the other boundaries. The numerical method is called a hybrid displacement discontinuity method. The following test examples of crack problems in an infinite plate under tension are included： “ center-inclined cracked plate”, “interaction of two collinear cracks with equal length”, “interaction of three collinear cracks with equal length”, “interaction of two parallel cracks with equal length”, and “interaction of one horizontal crack and one inclined crack”. The present numerical results show that the numerical method is simple yet very accurate for analyzing the interaction of multiple cracks in an infinite plate.     

一种二维弹塑性裂纹有限元模型的分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,以较少的单元建立了模拟循环载荷下裂尖参数变化的二维弹塑性有限元模型,通过应力、位移及塑性区尺寸等裂尖参数的有限元计算值与力学公式计算的理论值的比较,分析了不同单元类型对裂尖参数的影响,为解决有应力集中的二维弹塑性有限元问题提供了一种高效准确的模型.     

脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破坏准则

目前多裂隙材料在压缩载荷作用下的力学行为问题已成为当前断裂力学及岩石力学等学科的重要课题.选取位于同一直线上的多裂隙体,考虑裂隙(纹)表面间的摩擦力并应用复变应力函数,推出了裂纹应力强度因子的解析表达式.当只有两个裂纹或一个裂纹存在时,给出了准确的应力强度因子解析解.最后依据共线双裂纹模型和单裂纹模型及传统的裂纹断裂准则,建立了脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破毁准则.在一些特殊情况下, 这个准则可以简化,并且其简化后的准则具有应用价值,特别是当材料不含有宏观裂纹时,这个准则就和著名的库伦 - 摩尔准则相一致.     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

混凝土微裂纹受单向拉伸应力作用的弹脆性静力破坏分析

混凝土是典型的受拉脆性材料,内部微裂纹的受荷扩展破坏是土木工程界十分关心的问题。本文采用裂纹线附近分析方法,从平衡方程和混凝土材料的破坏准则出发,对混凝土内受单向拉伸的Ｉ型微裂纹进行弹脆性静力破坏分析,得出了单向拉伸应力大小与微裂纹脆断长度之间的关系。     

多铁性材料中螺型位错与含弱界面圆形夹杂的相互作用

考虑无穷远反平面力载荷和平面内电磁载荷情况下,横观各向同性的压电磁介质中广义螺型位错与含非完整界面的圆形夹杂的电磁弹性耦合效应。广义螺型位错位于基体的任意一点处并且在其位错核上作用有点力、点电荷和线电流。通过运用复变函数方法,得到了电磁弹性场的解析解。借助于广义的Peach-Koehler公式,求解出了广义螺型位错上位错力的精确表达式。研究了非完整界面对夹杂区域中电磁弹性场的影响。讨论了各种参数(非完整界面,材料匹配性和位错位置)对作用在非完整界面附近广义螺型位错上位错力的影响规律。这些基本解可以作为分析压电磁介质中相应裂纹问题的格林函数。     

拉伸载荷作用下无限大板中三角孔-裂纹问题

针对Bueckner原理普遍化,提出了一种求解远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题的数值方法.通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题,将原问题分解为承受远方载荷不含孔边裂纹的均匀问题和在远方不承受载荷但在裂纹面上和孔的表面上承受面力的问题.算例说明本数值方法对分析无限大板中孔...     

压缩荷载下三条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解(研究生论坛）

多裂纹问题已成为当前岩石力学及其相关领域的研究热点问题。对无限平面内3条对称的共线裂纹在双向压缩载荷下的应力强度因子进行了研究,考虑了裂纹表面摩擦力的影响及裂纹间的相互影响,并利用复变函数理论给出了其裂纹应力强度因子的精确解析解。通过数值计算,给出了侧压力以及裂纹间距对应力强度因子的影响规律,并进行了相应的光弹实验研究,其实验结果定性地验证了理论解的正确性。结果表明,裂纹应力强度因子都随着侧压力的增大而减小,随着裂纹间距的减小而增大。     

基于折纸理念的新型两边连接钢板剪力墙弹塑性屈曲分析

现有钢板剪力墙难以同时满足力学性能和耗能性能均较高的要求,针对这一问题,作者基于折纸原理,提出了3种由不同类型的折痕单元构成的新型折痕钢板剪力墙。对两边连接条件下受水平侧向荷载作用的折痕钢板剪力墙进行了弹塑性屈曲分析,详细分析了折痕形式对钢板剪力墙极限承载力、初始刚度、延性等弹塑性屈曲性能的影响,并与平钢板剪力墙及压型钢板剪力墙进行了对比。结果表明,折痕形式对钢板剪力墙的各项屈曲性能有较大影响,折痕的引入会显著降低钢板剪力墙的初始刚度,但对极限承载力的削弱程度相对较小,与压型钢板剪力墙相比极限承载力最大削弱12.65%。塑性铰率先出现在钢板剪力墙折痕处,且折痕引导了塑性开展过程。折痕的引入有效避免了钢板剪力墙发生整体面外失稳,提高了板件的延性。3种折痕钢板剪力墙的延性相较于平板和压型钢板剪力墙均有不同程度的提高,最高为平钢板剪力墙的8.2倍、压型钢板剪力墙的5.2倍。C型折痕单元所组成的折痕钢板剪力墙在侧向荷载作用下能够形成完整的折叠变形模式,塑性开展得更为均匀和充分,其对试件延性的提升相较于其他两种折痕钢板剪力墙更大,是其他两种折痕钢板剪力墙的2倍左右,且在地震后期仍具有较高的承载力。带塑性铰引导机制的新型钢板剪力墙具有良好的抗震性能,为结构提供耗能性能的同时持续为结构提供抗侧力,在结构抗震方面具有较好的利用前景。     

关于弹塑性应力应变集中关系的探讨

本文分析了Neuber关系的推导过程,描出Neuber关系,即使对Ⅲ型加载问题也不是解析解。本文根据弹塑性断裂力学理论,对幂强化材料,导出了Ⅲ型加载裂纹问题弹塑性应力应变集中关系。同时分折了Ⅰ型缺口弹塑性应力应变集中关系。     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁剥离界面剪应力试验研究

碳纤维片材的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种的早期破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝基部附近的界面剪应力与正应力造成的.通过16根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,研究了纤维片材发生剥离区域的界面剪应力分布.研究结果表明:CFRP端部一定长度范围内的界面剪应力分布是不均匀的,端头最大,随着与CFRP端头距离的增加而降低;在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固粘结应力分布.     

弹塑性疲劳微弯裂纹CTOD及J积分问题

从理论上比较精确地研究了疲劳载荷作用下弯曲延伸裂纹尖端塑性区域边界上的交变正应力和交变剪应力的分布状况.综合考虑了疲劳作用应力、塑性区域交变正应力和交变剪应力,利用二阶摄动方法,研究分析了疲劳载荷作用下弯曲延伸裂纹尖端塑性区域的范围.利用二阶摄动方法与卡氏定理计算了疲劳载荷作用下弯曲延伸裂纹尖端张开位移的最大值及变化幅值.以弯曲延伸裂纹尖端塑性区域的边界曲线为积分回路,求解了疲劳载荷作用下弹塑性弯曲延伸裂纹尖端J积分的最大值与变化幅值.为有效地预测及驾驭疲劳载荷作用下工程结构裂纹的弯曲扩展提供了理论依据.     

屈服准则与裂纹开裂判据

本文提出了在裂尖附近的弹塑性交界线上,选择并比较有关的力学参量,以预测复合型裂纹的失稳扩展的方法。分别用Mises,Tresca,Twin shear stsess屈服准则讨论了裂尖附近的塑性区形状与大小,进而在其周界上选择周向应力σ_θ,周向应变ε_θ,塑性区长度γ_P作岛裂纹失稳扩展的控制参量,以预测其失稳扩展的方向及条件。对不同准则与不同控制参量所预测的结果进行了比较。