具周期裂纹的半平面周期接触问题的奇异积分方程数值解法

运用Hilbert核的奇异积分方程的数值解法研究具任意形状裂纹的各向同性弹性半平面在周期压头作用下的周期接触问题,将所考虑问题转化为第一型或第二型的奇异积分方程组．最后给出带垂直裂纹的半平面在光滑平底压头作用下的数值结果．令α→∞时,就得到非周期经典结果．     

奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用

结合２０多年来国内外的研究成果，评述奇异积分方程在裂纹体弹性波散射问题中的应用，特别是在界面裂纹散射问题中的应用．讨论如何将裂纹散射问题归结为奇异积分方程、如何用数值法求解这些方程等问题，并指出奇异积分方程法与其他积分方程法的关系．最后展望了奇异积分方程在裂纹体散射问题中可能的应用前景     

平面环形域单裂纹问题的弹性力学解

平面环形域的裂纹问题,是一个尚未很好解决的重要问题。本文在文献[2]的基础上,结合使用Muskhelishvili的复函数方法求解了此问题。获得以裂纹面位错密度函数表示的环形域单裂纹问题的解析解,而位错密度函数由求解一组带柯西核的奇异积分方程得到。文中的几个数例均绘成了应力强度因子的曲线图,本文给出的解对研究环形域上的一般径向裂纹系有重要作用。     

半平面多边缘裂纹反平面问题的奇异积分方程

利用复变函数和奇异积分方程方法,求解弹性范围内半平面多边缘裂纹的反平面问题．提出了满足半平面边界自由的由分布位错密度表示的单边缘裂纹的基本解,此基本解由主要部分和辅助部分组成．将半平面多边缘裂纹问题看作是许多单边缘裂纹问题的叠加,建立了一组Cauchy型奇异积分方程．然后,利用半开型积分法则求解该奇异积分方程,得到了裂纹端处的应力强度因子．最后,给出了几个数值算例．     

三维动态裂纹问题的超奇异积分方程法

基于弹性材料的动态基本方程,结合广义Betti-Rayleigh互易等式与时域下的边界积分方程,推导得到时域下的超奇异积分方程组。引入Laplace域下的动态基本解,将经过主部分析的积分核函数分解为静态和动态部分,其中动态积分核不具有奇异性。在裂纹前沿附近单元,采用与理论分析一致的平方根位移模型。结合Lubich时间卷积实现拉氏变换,采用配置点法计算超奇异积分,获得问题的数值解。并针对椭圆裂纹算例编写Fortran程序,得到冲击荷载作用下张开型裂纹的动态应力强度因子变化规律,数值结果稳定且收敛速度快。     

三维动态裂纹问题的超奇异积分方程法

基于弹性材料的动态基本方程，结合广义Betti-Rayleigh互易等式与时域下的边界积分方程，推导得到时域下的超奇异积分方程组。引入Laplace域下的动态基本解，将经过主部分析的积分核函数分解为静态和动态部分，其中动态积分核不具有奇异性。在裂纹前沿附近单元，采用与理论分析一致的平方根位移模型。结合Lubich时间卷积实现拉氏变换，采用配置点法计算超奇异积分，获得问题的数值解。并针对椭圆裂纹算例编写Fortran程序，得到冲击荷载作用下张开型裂纹的动态应力强度因子变化规律，数值结果稳定且收敛速度快。     

带有扩展到和通过界面裂纹的各向同性/正交各向异性双层板条

本文分析了各向同性/正交各向异性双层板条的裂纹问题,由Fourier积分变换和问题的边界条件获得了一对奇异积分方程,确定了內部裂纹、边缘裂纹、到达和穿过界面裂纹的裂端及界面上的应力奇异性,利用Gauss-Jacobi和Gauss-Chebyshev积分公式求解奇异积分方程,得到了裂端和界面上的应力强度因子,并讨论了裂纹趋近于界面时进一步扩展的可能方式。     

周期界面裂纹的弹性波散射问题研究

本文研究了分布于两个关元限空间的周期界面对垂直入射Ｐ波及ＳＨ波的散射问题，文中利用有限Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将一个周期带内散射场的边值问题转化为求解一个带周期核的奇异积分方程，并对ＳＨ波入射的情形进行了详细的分析，求解了相应的异积分方程，最后给出裂纹尖端的应力强度因子的计算公式及远离裂纹时散射位移场的渐进形式，并对散场的动态特性进行了数值分析。     

曲线裂纹和反平面圆形夹杂相交问题

建立了和反平面圆夹杂界面相交的曲线裂纹的弱奇异积分方程,利用Cauchy型奇异积分方程主部分析方法研究了穿过反平面圆夹杂界面的曲线裂纹在交点处的奇性应力指数以及交点处角形域内的奇性应力,并根据奇性应力定义了交点处的应力强度因子。通过对弱奇异积分方程的数值求解,可得裂纹端点和交点处的应力强度因子。     

带功能梯度材料的压电底层中周期裂纹对SH波的散射

本文研究了压电材料底层中周期裂纹对SH波的散射,通过渗透边界条件和界面上连续边界条件,将问题转化为一组带Hilbter核的奇异积分方程。利用利用切比雪夫多项式逼近方法求解Hilbter核的奇异积分方程,给出了标准动应力强度因子和电位移强度因子的表达式。最后通过数值算例说明了几何参数、物性参数,入射波频率和振幅等对强度因子的影响.     

Interaction between curved crack and elastic inclusion in an infinite plate

Summary In this paper, the curved-crack problem for an infinite plate containing an elastic inclusion is considered. A fundamental solution is proposed, which corresponds to the stress field caused by a point dislocation in an infinite plate containing an elastic inclusion. By placing the distributed dislocation along the prospective site of the crack, and by using the resultant force function as the right-hand term in the equation, a weaker singular integral equation is obtainable. The equation is solved numerically, and the stress intensity factors at the crack tips are evaluated. Interaction between the curved crack and the elastic inclusion is analyzed. Received 8 October 1996; accepted for publication 27 March 1997     

三维裂纹分析的主值型面力边界积分方程法

给出了一组只包含Ｃａｕｃｈｙ主值积分、不含有强奇异积分的三维静动力边界积分方程及其应用于裂纹问题的具体列式，并给出了几何轴对称问题的相应半解析边界元求解方法，将三维问题降阶为一维数值问题．文中分析了无限、半无限介质中圆裂纹、平行圆裂纹系、球面裂纹等在静载及应力波作用下的静力或瞬态动力响应问题，求得了相应的应力强度因子．     

含有限裂纹弹性体中二次反射波的影响

处理了无界体中一无限长、有限宽的平面应变裂纹,对任意入射膨胀波的散射问题．这里采用了Wiener－Hopf技术及标准迭代方法,得到了二次反射波到达后的应力强度因子的解析表达式,并给出了数值结果。     

横观各向同性压电材料中裂纹问题的边界元法

采用Somigiliana公式给出了三维横观各向同性压电材料中的非渗漏裂纹问题的一般解和超奇异积分方程,其中未知函数为裂纹面上的位移间断和电势间断．在此基础上,使用有限部积分和边界元结合的方法,建立了超奇异积分方程的数值求解方法,并给出了一些典型数值算例的应力强度因子和电位移强度因子的数值结果,结果令人满意．     

功能梯度压电压磁材料粘结的Ⅲ型裂纹问题

利用奇异积分方程方法研究两个半无限大的功能梯度压电压磁材料粘结,在渗透和非 渗透边界条件下的III型裂纹问题. 首先通过积分变换构造出原问题的形式解，然 后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到一组奇异积分方程， 最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值 求解，讨论材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力 强度因子的影响. 从结果中可以看出，压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异性 形式与一般弹性材料中的反平面问题应力奇异形式相同，但材料梯度参数对功能梯度压电压 磁复合材料中的应力强度因子和电位移强度因子有很大的影响.     

用非局部弹性场论研究圆盘状裂纹问题

本文采用非局部弹性理论。用Love位移函数导出三维轴对称问题的非局部弹性应力的一般形式解,并求解了圆盘裂纹问题。得到了裂纹尖端区的应力是有界的,再次证实了非局部理论模型求解断裂力学问题的正确性。     

EXACT SOLUTION TO THE PROBLEM OF A HALF-PLANE CRACK IN A TRANSVERSELY ISOTROPIC PIEZOELECTRIC BODY SUBJECTED TO ANTISYMMETRIC TANGENTIAL POINT FORCES

An exact and complete solution of the problem of a half-plane crack in an infinite transversely isotropic piezoelectric body is presented. The upper and lower crack faces are assumed to be loaded antisymmetrically by a couple of tangential point forces in opposite directions. The solution is derived through a limiting procedure from that of a penny-shaped crack. The expressions for the electroelastic field are given in terms of elementary functions. Finally, the numerical results of the second and third mode stress intensity factorsk ₂ andk ₃ of piezoelectric materials and elastic materials are compared in figures. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19872060 and 69982009) and the Postdoctoral Foundation of China.     

Modeling of Nonlinear Antiplane Strain of a Cylindrical Body

Antiplane strain of an elastic cylindrical body is studied with allowance for geometrical and physical nonlinearities and potential forces. The nonlinear boundary-value problem for two independent strains is solved. An analytical solution and the corresponding load are obtained for the Rivlin-Saunders quadratic elastic potential, which models finite elastic strains. The problem for displacements specified on the boundary is solved. The case of weak physical nonlinearity is considered.__________Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 46, No. 4, pp. 98–108, July– August, 2005.     

ANALYSIS OF A TRANSIENT ELASTODYNAMIC CRACK IN PIEZOELECTRIC MATERIALS USING A SINGULAR INTEGRAL EQUATION METHOD

利用广义Betti-Rayleigh 互易公式给出了二维压电材料非渗透裂纹问题的一般解和奇异积分方程,其中未知函数为裂纹上的位移间断和电势间断的导数. 在理论分析的基础上,使用高斯-切比雪夫求积公式及Lubich 卷积积分方法建立了问题的数值求解方法,并给出典型算例的广义动应力强度因子随时间变化的规律.     

Mode III stress intensity factors for edge-cracked circular shafts,bonded wedges,bonded half planes and DCB’s

Antiplane shear deformation of several edge-cracked geometries is considered. Analytical expressions are derived for the mode III stress intensity factor (SIF) of circular shafts with edge cracks, bonded half planes containing an interfacial edge crack, bonded wedges with an interfacial edge crack and also DCB’s. The results are extracted for simple isotropic materials as well as anisotropic materials and also bonded dissimilar materials and it is shown that the same expressions are obtained for the SIF under the same geometries but with different above-mentioned material properties. Different boundary conditions are assumed and the SIF relations are derived in each case. As the special cases, the SIF’s of the two bonded quarter planes containing an edge crack at the interface and infinite strip with a semi-infinite edge crack are extracted which coincide with the results cited in the literature.