圆盘裂纹的权函数和应力强度因子

本文推导了工程问题中具有重要意义的承受轴对称载荷的无限大体圆盘裂纹的权函数.应用它计算了应力强度因子K_I,并与文献[1]、[2]的公式进行了比较,完全吻合.本文具有计算简便的优点,便于工程技术人员理解和掌握.     

圆弧形穿透裂纹应力强度因子的仿真研究

根据复合型裂纹应力强度因子解析计算方法对不同的裂纹尺寸、荷载大小对应力强度因子的影响进行仿真研究,得到了不同情况下的应力强度因子.给出了I、II复合型裂纹应力强度因子随裂纹尺寸深度变化的情况,并对这两种情况下的应力强度因子进行了比较.     

横观各向同性体圆盘裂纹的权函数和应力强度因子

本文推导了工程问题中具有重要意义的承受轴对称载荷的无限大横观各向同性体圆盘裂纹的权函数,并应用它计算了六种载荷情况的应力强度因子.本文提出的方法是非常简便的.     

三点弯曲试件边裂纹应力强度因子计算及近似公式

运用边界配位法计算试件在三点弯曲情况下，不同尺寸、不同角度的偏斜边裂纹应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ。根据所的数据似合了ＫⅠ、ＫⅡ的近似计算公式，对工程应用有一定的参考价值。     

涂层中裂纹应力强度因子的计算及裂纹扩展

在涂层工作过程中，由于喷涂材料硬度高、抗裂性能差、喷涂工件刚性大工件表面产生应力集中，涂层很容易产生裂纹．对于含初始裂纹的喷涂材料，在拉伸载荷作用下裂纹的扩展与裂尖应力强度因子有很大的关系，根据断裂力学的基本原理，提出了利用数值模拟的方法来计算裂纹尖端的应力强度因子．并讨论了裂纹前沿网格划分对应力强度因子的影响，预测了裂纹扩展时形状的变化．     

涂层中裂纹应力强度因子的计算及裂纹扩展

在涂层工作过程中,由于喷涂材料硬度高、抗裂性能差、喷涂工件刚性大工件表面产生应力集中,涂层很容易产生裂纹.对于含初始裂纹的喷涂材料,在拉伸载荷作用下裂纹的扩展与裂尖应力强度因子有很大的关系,根据断裂力学的基本原理,提出了利用数值模拟的方法来计算裂纹尖端的应力强度因子.并讨论了裂纹前沿网格划分对应力强度因子的影响,预测了裂纹扩展时形状的变化.     

无限大板中心裂纹应力强度因子

本文提出无限大板中心裂纹应力强度因子的一个普遍表达式,并对该表达式的普遍性进行了详细的讨论。     

斜裂纹应力强度因子的有限元计算及分析

介绍和讨论了斜裂纹应力强度因子的有限元分析方法，分别计算了单轴、双轴压缩下有限大板中存在的中心贯穿斜裂纹的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元法计算应力强度因子具有相当高的精度．同时，通过对不同倾角的裂纹尖端应力强度因子的计算，分析得到了裂纹倾角对应力强度因子的影响，为斜裂纹在复杂载荷作用下的断裂判据的计算提供了有效的方法。     

Elastodynamic stress intensity factor due to three-dimensional concentrated transient loading on the faces of a crack

The dynamic stress intensity factor for a semi-infinite crack in an otherwise unbounded elastic body is analyzed The crack is subjected to a pair of suddenly applied point loads on its faces at a distance l away from the crack tip The solution of the problem is obtained by superposition of the solutions of two simpler problems. The first of these problems is Lamb' s problem, while the second problem considers a half space with its surface subjected to the negative of the normal displacement induced by Lamb's problem in the range x>0. The latter is solved by means of integral transforms together with the application of Weiner-Hopf technique and Cagniard-de Hoop method. An exact expression is derived for the mode I stress intensity factor as a function of time for any point along the crack edge. Some features of the solution are discussed.     

Stress distribution and effective stress intensity factor of a blunt crack after dislocation emission

The stress fields induced by a dislocation and its image dislocations around a narrow elliptic void are formulated. Based on the solution, the stress distribution and effective stress intensity factor of a blunt (elliptic) crack were calculated under mode I constant loading. The results show that a dislocation-free zone (DFZ) is formed after dislocation emission. There exists a second stress peak in the DFZ except a stress peak at the blunt crack tip. With an increase in the applied stress intensity factor Kla or the friction stress T, of the material, the DFZ size and the peak stress at the crack tip decrease, but the peak stress in the DFZ and the effective stress intensity factor Klf presiding at the crack tip increase. Because of dislocation shielding effects, shielding ratio Kla/Klf increases with increasing Kla, but it decreases with increasing Tf.     

热应力下双材料表面裂纹的应力强度因子

使用交互积分法分别计算了单一材料和双材料表面裂纹受远场拉应力作用时的应力强度因 子,并与GOSZ 等人的经典结果对比,验证了数值方法的可行性; 进而应用此方法求解热应力作用 时的情况,分别计算了不同裂纹形状,不同模型厚度以及不同弹性模量比情况下的应力强度因子, 数值结果表明: 裂纹的长短轴比a /c 越小,热应力对应力强度因子的影响就越大; 当模型厚度和裂 纹深度接近时,热应力对KII 有较大的影响,而模型厚度远大于裂纹深度时,这种影响就可以忽略不 计; 材料匹配程度越好,热应力对应力强度因子的影响越小,反之这种影响就很大．     

钢桥面板—纵肋双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子

双面焊有望改善顶板—纵肋焊接构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ABAQUS交互技术建立了含初始裂纹的钢桥面板多尺度有限元模型,研究顶板—纵肋连接焊缝疲劳裂纹应力强度因子。分析了焊缝熔透率、顶板厚度、初始裂纹形状比等对双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明：钢桥面板—纵肋连接焊缝细节处疲劳裂纹为Ⅰ型主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型疲劳裂纹;双面焊缝顶板焊根处疲劳裂纹应力强度因子最大值比单面焊缝小64.3%,改善了顶板—纵肋焊缝的疲劳性能;焊缝熔透率对顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子影响较小;加厚顶板显著降低了顶板—纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子;随着初始裂纹形状比增大,裂纹应力强度因子减小。     

Effect of crack face contact on dynamic stress intensity factors for a hole-edge crack

In order to determine the dynamic stress intensity factors(DSIFs)for a single edge crack at the center hole of a finite plate under a compressive step loading parallel to the crack,the finite element method was employed to solve the cracked plate problem.The square-root stress singularity around the crack tip was simulated by quarter point singular elements collapsed by 8-node two-dimensional isoparametric elements.The DSIFs with and without considering crack face contact situations were evaluated by using the displacement correlation technique,and the influence of contact interaction between crack surfaces on DSIFs was investigated.The numerical results show that if the contact interaction between crack surfaces is ignored,the negative mode I DSIFs may be obtained and a physically impossible interpenetration or overlap of the crack surfaces will occur.Thus the crack face contact has a significant influence on the mode I DSIFs.     

接触载荷下多层结构中央裂纹KI的数值研究

采用有限元方法研究了脆性涂层/粘结层/基体系统在接触载荷下所产生的浅层下表面横向中央裂纹系统的应力强度因子.这一裂纹系统起源于脆性涂层的下表面,在一定条件下横向扩展至顶部接触表面,导致结构的最终失效.首先设计了有限单元网格,并以Newman-Raju经验方程解为参考基准,验证了裂纹前缘网格设计的有效性;接着阐述了一些技术细节,并将所设计的裂纹前缘网格应用于一个典型的三明治结构模型,通过改变模型的几何与物性参数,进行了数值研究.研究发现,数值模拟的结果与实验观察到的现象是相符合的.     

圆柱壳内曲面椭圆裂纹应力强度因子数值计算

采用1-4节点法,在裂纹前沿设置三维奇异单元,建立了求解圆柱壳内埋曲面椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学有限元模型,对裂纹前沿各点应力强度因子进行了分析,得出了应力强度因子的变化曲线并确定了最大应力强度因子所在位置为出现氢腐蚀分层现象的化工设备的安全评估提供了重要的依据.     

基于双剪屈服准则的空心旋转圆盘弹塑性分析

为了分析空心旋转圆盘的弹塑性应力分布机理,采用双剪应力屈服准则对理想弹塑性材料、等厚度空心旋转圆盘进行了弹塑性应力分析.结果表明,空心旋转圆盘的径向应力随着弹塑性转速的增大而增加,随后却随着转速的进一步增大而减小;而环向应力随着弹塑性转速的增大一直趋于增加;塑性极限转速随着空心旋转圆盘的内外径比值的增大而减小.由于双剪应力屈服准则与Tresca屈服准则的屈服轨迹分别对应屈服轨迹的上限和下限,在结构设计中,基于双剪应力屈服准则的设计,能够充分发挥材料的潜能,而基于Tresca准则的设计则趋向于保守     

倾斜裂纹的应力分布与裂纹面开口位移的关系

由于存在裂纹的机械结构的受力方向未必与裂纹方向相垂直,有必要研究裂纹在混合型应力条件下的应力分布及位移特性,而实际机械结构的形状往往很复杂,直接测得裂尖前沿的应力分布是很困难的.为此,在应力比为零的I型循环应力下制作倾斜角度为45°的裂纹,通过测量裂纹面的开口位移,计算得到了裂尖张开方向的应力分布和滑移方向的应力分布.对实验中试件和裂纹的实际尺寸进行了有限元模拟计算.通过比较实验和模拟计算结果,分析了在混合型应力条件下影响裂纹面开口位移特性的因素.结果表明,裂纹表面的凹凸不平导致的接触会影响裂纹面（特别是裂尖处）的滑移变形;当裂纹张开方向的变形较小时,随着裂纹表面接触面积增加,裂纹滑移方向的变形阻力增大,这种影响表现得更为突出;相反,裂纹表面接触对裂纹张开方向的变形却起到了促进的作用;另外,由于压缩残余应力的作用,疲劳裂纹的张开位移受到制约.