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。     

三维体内含垂直于双材料界面混合型裂纹的超奇异积分解法

利用双材料位移基本解和Somigliana公式,将三维体内含垂直于双材料界面混合型裂纹问题归结为求解一组超奇异积分方程。使用主部分析法,通过对裂纹前沿应力奇性的分析,得到用裂纹面位移间断表示的应力强度因子的计算公式,进而利用超奇异积分方程未知解的理论分析结果和有限部积分理论,给出了超奇异积分方程的数值求解方法。最后,对典型算例的应力强度因子做了计算,并讨论了应力强度因子数值结果的收敛性及其随各参数变化的规律。     

无限均质弹性体中圆片裂纹受均布载荷时的超奇异积分方程封闭解

本文运用一种特殊技巧将一个受均布压力作用的圆片裂纹超奇异积分方程化为Ａｂｅｌ积分形式，从而可获得超奇异积分方程中未知位移间断的封闭解。再利用这个封闭解和应力强度因子的定义，得到了一个无限弹性体中受均布载荷分布时圆片裂纹前沿Ｉ型应力强度因子的精确表达式。所得到的结果与现有解完全相同。     

双材料中平片裂纹问题的超奇异积分方程解法

利用三维断裂力学的超奇异积分方程方法,对双材料空间中重直于界面的平片裂纹Ⅰ型问题进行了研究。首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位罗间断为未知函数的超奇异积分方程,并为其建立了数值法。在此基础上,讨论了用裂纹面位移问题计算应力强度因子的方法。最后用此计算了几个典型的Ⅰ型下片裂纹问题的应力强度因子,其数值结果令人满意。     

横观各向同性材料三维裂纹问题的数值分析

严格从三维横观各向同性材料弹性空间问题的Green函数出发,采用Hadamard有限部积分概念,导出了三维状态下单位位移间断(位错)集度的基本解.在此基础上,将三维任意形状的片状裂纹问题归结为求解-组以未知位移间断表示的超奇异积分方程;并给出了边界元离散形式.对方程中出现的超奇异积分,采用了Had-alnard定义的有限部积分来处理.论文最后给出了若干典型片状裂纹问题的数值算例,数值结果表明了本文方法是非常有效的.     

三维有限体中平片裂纹的超奇异积分方程方法——I.理论分析

本文利用单个平片裂纹的基本解，将三维有限体中的平片裂纹问题，归为解一组超奇异积分方程，然后使用主部分析方法，对这组方程的求解作了理论分析，其结果在本文的第Ｉ部分给出，关于这组方程的数值法求解，则给出了本文的第Ⅱ部分。     

椭圆平片裂纹前沿应力强度因子解析解的超奇异积分方程方法

对无限大三维均质弹性体中任意平片裂纹的超奇异积分方程,巧妙地引入椭球坐标系和利用裂纹表面位移间断人有平方根的特性,获得了受任意方向均布压力作用下椭圆平片裂纹问题的超奇异积分方程的解析解。运用这些解析解和应力强度因子的定义,得到了裂纹前沿Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型和应力强度因子的精确表达式,所得结果与现有精确解完全一致。     

垂直磁压电材料界面三维裂纹的超奇异积分法

应用有限部积分概念和广义位移基本解，垂直于磁压电双材料界面三维复合型裂纹问题被转 化为求解一组以裂纹表面广义位移间断为未知函数的超奇异积分方程问题. 进而，通过主部 分析法精确地求得裂纹尖端光滑点附近的奇性应力场解析表达式. 然后，通过将裂纹表面 位移间断未知函数表达为位移间断基本密度函数与多项式之积，使用有限部积分法对超奇异 积分方程组建立了数值方法. 最后，通过典型算例计算，讨论了广义应力强度因子的变化规 律.     

三维间断位移法及强奇异和超奇异积分的处理方法

从积分方程Somigliana等式出发,导出三维状态下单位位错集度的基本解.在此基础上,建立了边界积分方程,并给出了其离散形式.对强奇异和超奇异积分,采用了Hadamard定义的有限部分积分来处理.最后,给出了计算裂纹应力强度因子的算例,并与解析解进行了比较,证实了该方法的有效性.     

黏弹性体界面裂纹的冲击响应

研究两半无限大黏弹性体界面Griffith裂纹在反平面剪切突出载荷下,裂纹尖端动应力强度因子的时间响应,首先,运用积分变换方法将黏弹性混合黑社会问题化成变换域上的对偶积分方程,通过引入裂纹位错密度函数进一步化成Cauchy型奇异积分方程,运用分片连续函数法数值求解奇异积分方程,得到变换域内的动应力强度因子,再用Laplace积分变换数值反演方法,将变换域的解反演到时间域内,最终求得动应力强度因子的时间响应,并对黏弹性参数的影响进行分析。     

与两相材料界面接触的裂纹对SH波的散射

利用积分变换方法得出了两相材料中作用简谐集中力时的格林函数．根据所得的格林函数并利用Betti-Rayleigh互易定理得出了与界面接触裂纹的散射波场．裂纹的散射波场可分解为两部分，一部分为奇异的散射场，另一部分为有界的散射场．利用分解后的散射场，可得裂纹在SH波作用下的超奇异积分方程．根据裂纹散射场的奇异部分和Cauchy型奇异积分的性质得出了裂纹和界面接触点处的奇性应力指数和接触点角形域内的奇性应力．利用所得的奇性应力定义了裂纹和界面接触点处的动应力强度因子．对所得超奇异积分方程的数值求解可得裂纹端点和接解点处的应力强度因子。     

圆夹杂内裂纹对SH波的动力响应

利用特殊函数的Graf加法公式和波函数展开方法得出了圆夹杂内作用集中力的格林函数．根据Bessel函数的渐近性质，对所得格林函数的奇异部分和有界部分进行了分离．利用所得的格林函数和互易定理得出了圆夹杂内裂纹在SH波作用下的散射场．根据裂纹的散射场建立了圆夹杂内裂纹的超奇异积分方程．对超奇异积分方程的数值求解，可得裂纹端点的动应力强度因子。     

功能梯度材料裂纹尖端动态应力场

研究受反平面剪切作用的功能梯度材料动态裂纹问题,通过积分变换-对偶积分方程方法推出了裂纹尖端动态应力场,时间域内的动态应力强度因子由Laplace数值反演获得,研究结果表明功能梯度材料的梯度越大,相应的裂纹问题的动态应力强度因子值越低。     

三维有限体中平片裂纹的超奇异积分方程方法——Ⅰ、理论分析

本文利用单个平片裂纹的基本解,将三维有限体中的平片裂纹问题,归为解一组超奇异积分方程,然后使用主部分析方法,对这组方程的求解作了理论分析,其结果在本文的第Ⅰ部分给出,关于这组方程的数值法求解,则给出于本文的第Ⅱ部分。     

Stress intensity factors of a rectangular crack meeting a bimaterial interface

Using the hypersingular integral equation method based on body force method, a planar crack meeting the interface in a three-dimensional dissimilar materials is analyzed. The singularity of the singular stress field around the crack front terminating at the interface is analyzed by the main-part analytical method of hypersingular integral equations. Then, the numerical method of the hypersingular integral equation for a rectangular crack subjected to normal load is proposed by the body force method, which the crack opening dislocation is approximated by the product of basic density functions and polynomials. Numerical solutions of the stress intensity factors of some examples are given.     

三维有限体平片裂纹的超奇异积分方程与边界元法

利用Ｓｏｍｉｇｌｉａｎａ公式及有限部积分的概念，导出了含任意平片裂纹三维有限体问题的超奇异积分方程组，并联合使用有限部积分与边界元法，建立了数值求解方法．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，以提高数值结果的精度．最后计算了若干典型例子的应力强度因子．     

APPLICATION OF THE HYPERSINGULAR INTEGRAL EQUATIONS METHOD TO THE INTERACTION BETWEEN TWO PARALLEL PLANAR CRACKS IN 3-D ELASTICITY

By using the analytic theory of hypersingular integral equations in three-dimensional fracture mechanics, the interactions between two parallel planar cracksunder arbitrary loads are investigated. According to the concepts and method of finite-part integrals, a set of hypersingular integral equations is derived, in which theunknown functions are the displacement discontinuities of the crack surfaces. Then itsnumerical method is proposed by combining the finite-part integral method with theboundary element method. Based on the above results, the method for calculating thestress intensity factors with the displacement discontinuities of the crack surfaces ispresented. Finally, several typical examples are calculated and the numerical resultsare satisfactory.     

三维断裂力学的超奇异积分方程方法

本文利用有限部积分的概念和方法,严格地证明了三维弹性体中受任意载荷作用的平片裂纹问题的超奇异积分方程组,并对未知解的性态作了理论分析,得到了性态指数,在此基础上通过主部分析,精确地求得了裂纹前沿光滑点附近的奇性应力场,从而找到了以裂纹面位移间断(位错)表示的应力强度因子表达式,最后对所得的超奇异积分方程组建立了数值法,并用此计算了若干典型的平片裂纹问题,数值结果令人满意。