带裂纹的椭圆孔口问题的应力分析

断裂现象与材料和结构中的孔洞、缺口或裂纹等缺陷密切相关,这是因为缺陷附近的应力集中明显.该文利用复变方法,通过保角映射研究了带裂纹的椭圆孔洞的平面弹性问题,给出了应力强度因子的解析解.并由此计算了两互相垂直的裂纹问题.     

带双裂纹的椭圆孔口问题的应力分析

利用复变方法,通过构造新的保角映射,研究了带双裂纹椭圆孔口的平面弹性问 题,得到了I型与II型裂纹问题应力强度因子的解析解.在极限情形下, 不仅可以还原经典的Griffith裂纹的结果,而且可模拟出十字裂纹和带双裂纹的圆 形孔口问题.     

椭圆孔口外受集中力和力偶时的新解法

文中给出了无限平板带椭圆孔又受集中力和力偶时的弹性分析。所讨论问题归结为复变函数的一个特殊问题，即令一个复变函数（单位圆外有奇点）的值和另一个复变函数（单位圆外为解析）的共轭值沿着单位圆相等。最后，得出了闭合形式的解。     

含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元

基于含椭圆核有限大各向异性板弹性问题的复变函数级数解,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元.单元内的应力场和位移场采用满足平衡方程、几何方程与物理方程的复变函数级数解,假设的复变函数级数解精确满足椭圆核边界处的位移协调条件和应力连续条件,单元外边界上的位移场按常规有限元位移场假设,单元内椭圆核的长轴可以与材料主轴不重合.单元刚度矩阵采用Gauss积分求得,并给出了建立刚度矩阵的主要公式和推倒过程.数值计算结果表明该单元具有计算精度高、计算工作量小等优点.     

弹性椭圆夹杂纵向剪切问题

获得纵向剪切下弹性椭圆夹杂问题的精确解。将复变函数的分区全纯函数理论,Cauchy型积分和Riemann边值问题相结合,求得各复势函数之间的解析关系,从而得到问题的封闭形式解,并给出了界面应力的解析表达式。本文解答与已有文献结果一致。本文发展的分析方法,为求解复杂多连通域的平面弹性问题提供了一条有效途径。     

椭圆类夹杂分析的杂交应力有限元方法

论文给出了一种分析椭圆类夹杂周边应力场的新型杂交应力有限元方法.基于弹性力学中平面问题的Muskhelishvili复势方法,应用保角变换映射技术,以Laurent级数和Faber级数为工具,借助Hellinger-Reissner原理构建一个能够反映椭圆类夹杂周边弹性现象同时包含椭圆夹杂的多边形超级单元.将该超级单元与标准的4结点杂交应力单元耦合在一起即可建立一种分析椭圆类夹杂周边弹性场的新型特殊杂交应力有限元方法.文中考核算例表明:该文方法不但使用简单、有效,而且精度高、单元少.作为论文方法的一个拓展应用,文章最后给出了一个分析含二个椭圆夹杂无限大各向同性板在远场均布载荷作用下椭圆夹杂周边弹性场的算例,并讨论了椭圆夹杂间距和弹性刚度比对应力集中系数的影响.     

一维正方准晶椭圆孔口平面弹性问题的解析解

利用复变方法,引入广义保角映射,研究了一维正方准晶中具有椭圆孔口的平面弹性问题,给出了各应力分量的复变表示,并在特殊情况下转化为Griffith裂纹,得到该裂纹尖端处的应力强度因子的解析解.当准晶体的对称性增加时,正方准晶椭圆孔口平面弹性问题退化为一维四方准晶中具有椭圆孔口的平面弹性问题,同样在特殊情况下转化为Griffith裂纹,得到裂纹尖端处的应力强度因子的解析解.     

星形裂纹的应力分析

利用复变函数的方法, 通过构造适当的保角映射研究了星形裂纹的平面弹性问题,给出了裂纹尖端I型与II型问题应力强度因子的解析解.并由此模拟出了经典的Griffith裂纹,共点均匀分布三裂纹,十字裂纹,对称八裂纹问题.      

形状记忆合金椭圆孔口问题的有限单元法

基于Lagoudas形状记忆合金(SMA)三维本构模型,假设材料为各向同性,推导了SMA平面应力状态的增量型本构方程,继而编写了ABAQUS用户自定义材料(UMAT)子程序,研究了在双向拉伸情况下,外载荷、温度、椭圆孔口长短轴之比对超弹性SMA椭圆孔口板中应力诱发马氏体相变区的影响。数值结果表明:应力诱发马氏体相变首先发生在椭圆孔口长轴端点部位,在外加载荷作用下逐渐扩展到板内,并由内向外形成马氏体相区、相变混合区和奥氏体相区;SMA板内应力诱发马氏体完全相变区面积与施加外载荷成正相关,与温度成负相关;随着椭圆孔口长短轴之比增大,SMA板内应力诱发马氏体完全相变区面积呈现出先减小后增大的趋势;拉应力差值相同时,相较于拉应力沿椭圆孔口长轴方向较大的情况,当拉应力沿椭圆孔口短轴方向较大时,SMA板内完全相变区面积较大,椭圆孔口周边应力集中现象更明显。     

热电材料中共线不对称裂纹的圆形孔口问题

基于复变函数方法,通过构造保角映射和解析延拓,研究了不可渗透型边界条件下热电材料中具有共线不对称裂纹的圆形孔口问题;给出了电场、温度场和应力场的精确解,获得了复应力函数φ(z)和ψ(z)的解析解;根据Cauchy积分公式求解了共线裂纹的强度因子.数值算例讨论了电流密度强度因子和应力强度因子随孔口半径和裂纹长度变化的情形.结果 表明:电流密度强度因子和应力强度因子都随着圆形孔口半径的增大而增大;当圆形孔口半径一定时,随着裂纹长度比的减小而减小.     

AN ANALYSIS FOR DIFFRACTION OF FLEXURAL WAVES AND DYNAMIC STRESS CONCENTRATIONS IN THICK PLATES WITH A CAVITY

By using the complex variable method and conformal mapping,the diffraction of flexu-ral waves and dynamic stress concentrations in thick plates with a cavity have been studied.A generalsolution of the stress problem of the thick plate satisfying the boundary conditions on the contour of anarbitrary cavity is obtained.By employing the orthogonal function expansion technique,the dynamicstress problem can be reduced to the solution of an infinite algebraic equation series.As an example,the numerical results for the dynamic stress concentration factor in thick plates with a circular,ellipticcavity are graphically presented.The numerical results are discussed.     

含轴向裂纹柱壳裂纹尖端应力应变场及应力强度因子计算

本文从Reissner圆柱壳理论出发,应用摄动法获得了含轴向裂纹圆柱壳裂纹尖端应力应变场(包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型),并进一步应用Local-Global方法对不同尺寸块壳的应力强度因子进行了计算分析,同时对工程中常用的鼓胀系数进行了计算和分析讨论。计算结果表明,对于a/h较大的情况,经典公式是适用的,若a/h不太大时,经典理论将带来较大误差,本文给出了考虑剪切刚度影响的鼓胀系数的一些数值范围。     

弹塑性Ⅰ型裂纹端三维应力应变场的结构分析

本文从分析弹塑性力学的基本方程人手,探讨了幂硬化材料I型裂纹端三维应力应变场的结构,结果表明,按其应力特征,裂纹端沿厚度方向可划分为三个区域:ZⅠ,ZⅡ和ZⅢ,在区域ZⅠ,垂直于Z轴(厚度方向)的平面内应力分量可首先用平面应变条件下的基本方程求解,在区域ZⅢ,这些分量可首先用平面应力条件下的基本方程求解.本文定义区域ZⅡ为弹塑性Ⅰ型裂纹的过渡层,指出,过渡层是弹塑性Ⅰ型裂纹三维应力应变场的特性所在.对揭示其本质有特殊重要的意义.本文选择裂纹端张开位移(CTOD)作为描述局部解幅值系数的参数,并探讨了三维变形状态下,CTOD的分布规律.     

多椭圆孔有限大复合材料层板的应力研究

基于经典层板理论，将复合材料层板的弹性问题化归为均匀各向异性板求解，采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，以Ｆａｂｅｒ级数、保角映射及最小二乘边界配置技术为工具，提出了多椭圆孔有限大层板在任意外载作用下的级数解，详细探讨了各参数对孔边应力分布的影响规律，得到了许多有益结论。     

双材料界面应力分析的局部杂交法

本文用云纹干涉法测取双材料高梁受集中载荷时沿ｘ，ｙ轴的位移场ｕ，ｖ．以其作为界面局部微区的边界条件，用有限元计算此微区内界面上的应力分量．与光弹性及全梁有限元法比较，发现局部杂交法的精度最高．     

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采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下 进行参数化求解，得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主 导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强 度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参 数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

异质双材料粘接梁的界面端部应力及端部龟裂破坏的实验应力分析

本文采用了高灵敏度的云纹干涉法对异质双材料粘接梁在弯曲载荷作用下的位移进行了测量，用局部杂交法对界面端部区域的应变和应力进行了计算。通过对该区域内的实验应力分析发现：拉应力σｘ是影响结构强度的关键因素。本文还对在基体材料表面近角点区域可能出现的龟裂破坏的原因进行了分析。     

电致伸缩材料内电极附近应力奇异性研究

应用复变函数的方法,研究电致伸缩材料内置电极附近的应力奇异性.基于精确的电边界条件,采用Hilbert理论以及复变函数中的Cauchy积分与留数定理,首先分别给出了柔性电极和刚性电极的复势函数解,然后就这两种极限情况,讨论了电极刚度对应力场奇异性的影响.研究结果表明:无论对柔性电极还是刚性电极,Max-well应力的应力场均呈现r-1阶的奇异性,但对于前者总应力奇异性系数为零,而对于后者总应力奇异性系数与基体的材料常数有关.     

STRESS CONCENTRATIONS IN CYLINDRICAL SHELLS WITH LARGE OPENINGS

Based on Donnell's shallow shell equation, a new method is given in this paper to ana-lyze theoretical solutions of stress concentrations about cylindrical shells with large openings. With themethod of complex variable function, a series of conformal mapping functions are obtained from dif-ferent cutouts' boundary curves in the developed plane of a cylindrical shell to the unit circle. And,the general expressions for the equations of a cylindrical shell, including the solutions of stress concen-trations meeting the boundary conditions of the large openings' edges, are given in the mapping plane.Furthermore, by applying the orthogonal function expansion technique, the problem can be summa-rized into the solution of infinite algebraic equation series. Finally, numerical results are obtained forstress concentration factors at the cutout's edge with various opening's ratios and different loadingconditions. This new method, at the same time, gives a possibility to the research of cylindrical shellswith large non-circular openings or with nozzles.     

秦岭公路隧道2号竖井地应力与岩爆分析

利用水平圆柱形激波管对激波驱动的可压缩性气固两相流进行了试验研究. 利用压电式压力传感器、电荷放大器、示波器及计算机组成的压力信号测试系统, 对激波 与颗粒作用前后的气相参数进行测量及分析. 试验中测得了激波在管中的传播速 度, 波后气流的压力, 反射激波、透射激波的压力和速度等. 分别考察颗粒、装载 比、驱动气源以及入射激波马赫数等因素的差异对气相参数的影响. 试验结果表明: 激波与颗粒群相互作用时, 会产生反射激波和透射激波, 其强度与驱动气源、颗粒大小、颗粒装载比等参数有关; 激波衰减率随着装载比、马赫数的增大而减小. 研究指出, 在颗粒群被激波加速的初始阶段, 颗粒间的弹性碰撞起着重要的作用.