基于断裂力学理论的安装边泄漏特性分析

安装边泄漏对航空发动机的工作效率影响较大,现有文献关于发动机安装边泄漏特性的研究较少。基于断裂力学理论,推导了法兰安装边泄漏压力与安装边应力关系公式,建立了某型航空发动机安装边三维有限元模型,研究了安装边厚度、螺栓数量、螺栓直径以及螺栓预紧力对安装边泄漏压力的影响。研究表明:安装边的泄漏压力随着螺栓数量以及预紧力的增加而增大,随着安装边厚度的增加而减小,随着螺栓直径的增加先增大后减小。研究为航空发动机机匣安装边结构参数设计提供了参考。     

工程结构多裂纹应力强度因子分析

工程中的构件和零部件如果存在裂纹和缺陷，会给该工程带来灾难性的后果。在工程设计和评定阶段，需要尽可能准确地评估构件中裂纹的应力强度因子，因为这一参数是预测含裂纹构件断裂的主要依据。以工程结构中常见的含孔平板为研究对象，利用ANSYS有限元分析软件计算孔边的裂纹尖端应力强度因子，分析得出对工程应用有重要参考价值的结论。     

远距离下解放层开采在深部矿井的实践

依据采场上覆岩层的垮落规律,分析了当解放层开采后上覆岩层的受力状态。结合断裂力学裂纹扩展理论,建立被解放层的断裂力学模型,并采用最大周向应力准则确定裂纹扩展的临界应力。工程实践表明,深井解放层开采后,被解放层透气性大幅提高,大量吸附态的瓦斯解吸,工作面回采时回风流瓦斯浓度维持在0.4%左右,满足了安全回采的要求。     

基于线弹性断裂力学的注塑机拉杆组件的微裂纹稳定要素的研究及应用(上)

基于线弹性断裂力学的微裂纹理论,分析了注塑机拉杆组件的微裂纹稳定要素与断裂之间的关联。纠正了传统的拉杆组件非对称循环的运动力学的特性的观点,首次提出了拉杆组件脉动循环的弹性力学的运动特性的新观点,为科学运用微裂纹稳定的应力强度因子理论奠定了理论基础。创建了微裂纹稳定的应力强度因子的判据理论,解释了拉杆断裂的力学因素,提供了卸载性能的微裂纹稳定的理论设计依据。结合实例,提出了微裂纹稳定的可靠性安全系数均值、承载能力的综合系数、脉动循环屈服强度等三个要素的工业设计理论及应用原则,提出了微裂纹稳定的卸载段直径、螺纹段底径及拉杆螺母的设计理论及确定原则。研究了线弹性断裂力学要素与弹性力学性能之间、与质量控制之间的关联,探索提高微裂纹稳定的质量要素研发方向。运用创新的拉杆组件的线弹性断裂力学要素的工业设计理论,分析了断裂失效实例,进一步说明线弹性断裂力学要素的微裂纹失稳的研究有助于预测和防止拉杆组件的断裂现象的发生。     

煤层底板裂隙的断裂力学模型及其应用

基于煤层底板裂隙的构造发育特征,建立了拉剪性裂隙的断裂力学模型,并根据断裂力学理论得出裂隙扩展的临界条件。根据实验测得的实际数据,利用RFPA2D软件,模拟了在不同岩桥倾角下翼裂纹的起裂、扩展、贯通及最后造成试件的失稳破坏过程。实验结果表明,在外部应力作用下,裂隙的起裂扩展与裂隙倾角发育的密度、间距等空间分布规律有密切关系,高角度裂隙更易于发生扩展连通,裂隙密度越大,间距越小,越易发生扩展而导致岩体失稳破坏。     

埋地管道的裂纹扩展分析

该文采用有限元软件ADINA,模拟具有初始裂纹等缺陷的管道破坏情况,同时建立管道的三维Rupture模型,结合数值分析结果得出不同的结论,建立实体模型,在裂纹路径及初始缺陷都已知的情况下采用软件中的Fracture模块分析裂纹扩展问题。在已知初始裂纹的前提下,利用回路J积分的动态守恒探讨二维模型的平面应变特性,通过实验结果证实了裂纹开裂以及扩展路径与理想的弹塑性材料破坏时比较吻合,也证明了理想弹塑性材料屈服理论符合实际工程需要。     

类岩石材料有序多裂纹体单轴压缩破断试验与翼形断裂数值模拟

为研究断续岩石裂纹产状特性对岩体强度的影响和岩桥破断规律,在水泥砂浆中预制有序多裂纹体,开展单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验。研究发现：有序多裂纹体破断模式主要为排间翼形拉裂纹贯通、排间拉伸—剪切裂纹贯通和排内倾斜剪切裂纹贯通。当裂纹倾角较小（如倾角为25°和45°）时,随裂纹密度的增加,试件表征峰值强度总体上呈衰减趋势,而残余强度总体上呈增加走势;裂纹倾角较大（如倾角为75°和90°）时,裂纹密度对表征峰值强度无显著影响,其残余强度特性表现不明显;相同裂纹密度下倾角从25°变化到90°,试件表征峰值强度总体上呈增加趋势。提出主控岩桥贯通模式的概念,倾角25°试件的主控岩桥贯通模式大都是斜对角线上排间拉伸-剪切裂纹贯通;倾角45°试件的主控岩桥贯通模式为：翼形裂纹贯通和斜对角线方向上共面次生剪切裂纹贯通两种模式。裂纹尖端应力-应变集中特性揭示了压剪裂纹尖端的拉应变集中是岩石翼形裂纹萌生的本质原因,而裂纹端部的双向压应力-应变集中导致次生剪切裂纹萌生。从岩石断裂力学基本理论出发,引入点剪切安全系数,构建基于ANSYS的岩石多裂纹体翼形断裂扩展的数值分析模型,阐明了单轴压缩下有序多裂纹体翼形断裂贯通的力学机制,其数值结论与物理试验基本相吻合。     

SiCp/Al复合材料磨削加工去除机理的有限元分析

本文建立了SiCp/Al复合材料的二维实体模型,基于压痕断裂力学的方法,研究了压痕深度的变化对SiCp/Al复合材料磨削加工去除机理的影响。结果表明:随着压痕深度的增加,压头下方SiC颗粒的第一主应力逐渐变大,Al基体的von Mises等效应力也逐渐变大。当压痕深度大于等于0.15μm时,压头下方会形成塑形变形区;压痕深度大于等于0.292μm时,SiC颗粒会由于拉应力的作用而产生径向裂纹;当压痕深度超过0.34μm时,Al基体由于局部被压溃而影响SiCp/Al复合材料延性去除机理。     

基于非线性黏弹性理论的含缺陷PE管的脆性破坏

现阶段聚乙烯管道脆性破坏失效研究,多采用线弹性断裂力学理论进行分析,鲜有考虑管材非线性黏弹性力学行为.针对这一问题,基于非线性黏弹性理论,将材料黏弹性参数用Prony级数表示,在适当假设简化下推导了变栽荷含缺陷黏弹性体能量释放率的一般表达式.结合含轴向表面裂纹PE管的脆性破坏工程案例,给出其理论模型及相应计算结果,为研究PE管道脆性断裂现象提供理论依据.     

无网格伽辽金方法在钢筋混凝土梁开裂问题中的应用分析

在固体力学计算过程中,混凝土裂缝处理一直是一个非常关键的问题。无网格方法在处理混凝土裂缝时,无需单元网格,因此非常易用。本文将混凝土裂缝处理分为宏观裂缝和微观裂缝两个方面,在处理宏观裂缝时,引入了无网格伽辽金方法,其调整节点分布时具有非常方便的特点,可以通过增加裂缝面的边界和裂缝节点的方法处理混凝土裂缝;在处理微观裂缝时,采用的方法依然是传统的弥散裂缝模型。