静止平面应力裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场

在裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数的条件下,利用平衡方程和静水应力相关屈服条件,本文导出了静止平面应力裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场的一般解析表达式.将这些一般解析表达式用于具体裂纹,我们就得到Ⅰ型和Ⅱ型裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场的解析表达式.     

高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性场

在裂纹尖端的理想塑性应力分量都只是θ的函数的条件下,利用Mises屈服条件、定常运动方程及弹塑性本构方程,我们导出了高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性场的一般解析表达式.将这些一般解析表达式用于具体裂纹,我们就得到高速扩展平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的尖端的理想塑性场.     

各向异性材料动态裂纹扩展特性和动态应力强度因子

基于各向异性材料力学,研究了无限大各向异性材料中Ⅲ型裂纹的动态扩展问题．裂纹尖端的应力和位移被表示为解析函数的形式,解析函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由边界条件确定．确定了Ⅲ型裂纹的动态应力强度因子的表达式,得到了裂纹尖端的应力分量、应变分量和位移分量．裂纹扩展特性由裂纹扩展速度M和参数alpha反映,裂纹扩展越快,裂纹尖端的应力分量和位移分量越大;参数alpha对裂纹尖端的应力分量和位移分量有重要影响．     

高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场

在裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数的条件下,利用定常运动方程,Hill各向异性屈服条件及应力应变关系,我们得到高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场的一般解.将这个一般解用于四种各向异性特殊情形,我们就导出这四种特殊情形的一般解.最后,本文给出X=Y=Z情形的高速扩展平面应力Ⅰ型裂纹尖端的各向异性塑性场.     

圆形孔口裂纹的反平面剪切问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子.在极限情形下,求得Griffith裂纹在裂纹尖端处应力强度因子,这与已有的结果完全一致.最后数值算例给出了半经和裂纹长度对应力强度因子的影响.     

纯弯曲矩形截面梁Ⅰ型单边裂纹端部的应力应变场及裂纹失稳扩展临界应力

本应用［１］的分析方法，研究了纯弯曲矩形截面梁Ⅰ型单边裂纹端部的应力应变场，给出了裂纹尖端的应力应变分量和计算裂纹端部弹性变形区和变形强化区宽度的公式以及计算裂纹失稳扩展临界应力的方程组。最用计算实例对裂纹失稳扩展临界应力方程组进行了验证，最大误差不超过０．１８％。     

纯弯曲矩形截面梁Ⅰ型单边裂纹端部的应力应变场及裂纹失稳扩展临界应力的计算

本文应用文[1]的分析方法,研究了纯弯曲矩形载面梁Ⅰ型单边裂纹端部的应力应变场,给出了裂纹尖端的应力应变分量和计算裂纹端部弹性变形区和变形强化区宽度的公式以及计算裂纹失稳扩展临界应力的方程组。最后用计算实例对裂纹失稳扩展临界应力方程组进行了验证,最大误差不超过0.18%.     

预制螺旋切槽尖端应力场研究

在研究传统切槽爆破的基础上,提出用螺旋切槽爆破方法进行土石方的松动爆破．用断裂力学理论和Westergaard方法,确定了复变应力函数,推导出螺旋切槽在准静态压力作用下的裂纹尖端平面应力、应变场．定义了螺旋切槽孔松动爆破的应力强度因子表达式,能较好地反映螺旋切槽孔的断裂力学性能,是竖直V型切槽爆破、直线裂纹等现有理论的推广．     

剪切荷载作用下圆孔孔边裂纹的解

基于复变函数的方法,研究了在无限远处剪切荷载作用下,含两个径向不等边裂纹圆孔无限大板的平面问题,得到了应力函数和应力强度因子的解析解.通过算例,给出了通过应力函数得到的应力分量沿坐标轴方向和孔边的分布,同时给出了裂纹尖端的应力强度因子.可以看出,应力分量在裂纹尖端、孔附近变化剧烈,离缺陷稍远处趋于所加荷载,符合Saint Venant(圣维南)原理.另外,通过有限元计算了以上数值结果,与解析解的结果进行对比,吻合较好,说明了理论公式推导的正确性.     

应变梯度塑性Ⅰ,Ⅱ型平面应力裂纹的有限元解

将塑性应变梯度理论应用于幂硬化材料的裂纹尖端场,得出在小范围屈服条件下平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的数值解.与现有的渐近解比较发现,Chen等人的文中裂尖附近渐近解的有效范围是0.05l量级(l为材料特征长度),远离此有效范围,有限元计算出Ⅰ型和Ⅱ型问题的应力场都趋向于经典的HRR解.在塑性区内,有限元计算只得到了应力占优的结果.     

功能梯度条硬币型裂纹扭转冲击响应

研究非均匀条中硬币型裂纹的扭转冲击问题．材料的剪切模量假定按特定的梯度变化．采用Laplace 和Hankel 变换将问题化为求解Fredholm积分方程,通过将Bessel函数渐进展开获得裂纹尖端动态应力场．考查非均匀参数和功能梯度条高度对裂尖动态断裂行为的影响．动应力强度因子和能量密度因子的清晰表达式表明,作为裂纹扩展力,对于这里所研究的问题,二者是等价的．动应力强度因子的数值结果显示,增加剪切模量的非均匀参数可以抑制动应力强度因子的幅度,而条形域的高度对动态断裂特性的影响较小．     

平面应力状态断裂强度的椭圆准则分析

简要分析了近年来提出的一个断裂准则——椭圆准则的基本特征,导出了它在主应力坐标系下的基本方程.根据所导出的基本方程,获得了平面应力条件下椭圆准则理论断裂强度曲线的完整描述关系,并分析讨论了破坏发生的方位及断裂形式与材料本征力学性质参数之间的联系.与既有理论结果及实验现象的对比解释了椭圆准则在材料相关参数确定方面的局限性.当应力状态相关材料特征参数在拉伸区和压缩区均作为常数时,获得了铸铁和混凝土平面应力状态下的断裂强度曲线.与相关实验数据的对比表明,它们在拉伸区能较好地吻合,但压缩区的差异十分显著,进一步证实了材料特征参数随应力状态变化规律对椭圆准则发展的必要性.     

杂交元假设应力模式的变形刚度分析

通过本征变形模式提出识别杂交元零能变形模式和假设应力场中零能应力模式的新方法,同时给出了在假设应力场中增加应力模式时杂交元变形刚度的计算公式．从而从理论上阐明了在假设应力场中增加零能应力模式不仅不能抑制单元零能变形模式而且可能增加非零能变形模式的刚度,因此不宜用来假设应力场;同时进一步指出寄生应力模式将使单元产生虚假应变能而使单元显得过刚,因此即使它能够抑制单元零能变形模式也不宜用来假设应力场,从而为假设应力场提供了合理的建议．数值算例说明了包含零能应力模式和寄生应力模式时单元的性能．     

锥形血管入口区域内管壁应力分析

本文对锥形血管入口区域的流动进行了探讨，导出了压力分布、轴向和径向的速度分布以及流场的切应力分布、管壁应力分布等公式，进行了相应的数值算例的研究和分析，还着重讨论了血管锥度角对管壁应力、压力分布等的影响。     

Ⅰ型裂纹试件裂端三维应力结构分析之一——裂端约束参数与断裂参数分析

本文利用大型通用结构有限元分析程序ADINA对16Mn材料制的两种不同厚度的Ⅰ型CT试样进行了计算与分析,结果表明,厚度方向的约束状态将试样分成两部分:具有相同约束状态的心部高约束区(Z₁)和约束显著变化的外边缘区(Z₂);有限元计算和实验测定结果证实了这两部分分别与试样断口上的纤维区及剪切唇相对应.所以,Ⅰ型裂纹试件裂端应力、应变场可分别通过这两个区域加以分析获得.本文对一些断裂参数如裂纹尖端张开位移(CTOD)和空穴扩张比(V_g)参数也进行了考察,结果表明这两个参数在厚度方向有相类似的变化规律,在一定程度上都可反映试样的厚度效应及外载荷水平效应.     

Shape factor of a specimen in relation to the connection between brittle strength and time

On the basis of the thermal fluctuation theory of brittle fracture of solids an equation is derived for the strength of specimens of various cross-section profile as a function of temperature and time. The theoretical calculations of the shape factor were carried out on a computer.V. I. Lenin Moscow State Pedagogical Institute, Laboratory for Problems in the Physics of Polymers. Translated from Mekhanika Polimerov, No. 1, pp. 157–159, January–February, 1972.     

Weibull分布场合具有非常数形状参数恒加试验的参数估计

本文讨论了Weibull分布场合恒加寿命试验的点估计和近似区间估计，利用模拟方法说明所给方法的有效性。     

非连续变形分析的MLS后处理方法

非连续变形分析(discontinuous deformatrion analysis, DDA)通过引入虚拟节理网格将块体离散成子块体系统进行断裂扩展数值模拟.针对这种方法难以获得精确块体应力分布的问题, 提出一种基于无网格法移动最小二乘(moving least squares, MLS)插值的应力恢复算法.利用DDA计算得到的节点位移, 通过恰当构造MLS形函数及其导数, 推导了块体任意点应力的计算公式.数值算例将基于MLS后处理的结果与解析解及平均值法后处理结果进行比较, 验证了所提出方法的精确性和有效性.     

Thermo-mechanical modeling of turbine blades taking into account structural defects

In turbine blades of aero-engines typical defects are cracks due to high mechanical and thermal loads. The extended finite element method (XFEM) is used for simulations of fracture mechanics problems with cracks. Discontinuities in the displacement and temperature field are allowed and the crack opening displacement and crack tip stress field are reproduced accurately. Since crack closure and non-physical penetration of the crack surfaces may occur under certain load conditions, it becomes necessary to enforce the non-penetration condition for crack surfaces. This contact formulation is assumed to be frictionless. The node-to-segment approach proposed in [3] is extended to ten-node tetrahedral elements with quadratic shape functions. (© 2017 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)