Ⅰ型动态扩展裂纹尖端的弹粘-理想塑性场

由于材料在扩展裂纹尖端的粘性效应的存在,考虑粘性效应并假设粘性系数与塑性等效应变率的幂次成反比,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了弹粘塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了Ⅰ型裂纹数值解的性质随各参数的变化规律．分析表明,应力和应变均具有幂奇异性,通过分析使尖端场的弹、粘、塑性可以合理匹配．对于Ⅰ型裂纹,裂尖场不含弹性卸载区．趋于极限情况时,裂纹尖端处于一种超粘性状态,并积聚了大量的能量,在各个受压应力状态下裂纹扩展．     

含表面裂纹三维体裂纹尖端应力应变场及应力强度因子计算

本文采用“局部-整体分析法”处理了含表面裂纹三维体断裂分析问题,获得了含表面裂纹三维体裂纹尖端应力应变场包括Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型的一般解。在此基础上构造了高阶三维奇异元,计算了含表面裂纹平板应力强度因子,探讨了不同板厚、不同板宽对应力强度因子的影响并给出相应的曲线。还在中型计算机上成功地进行了三维有限元断裂分析,并以较少的自由度获得较高的计算精度。     

弹性-幂硬化蠕变性材料Ⅱ型界面裂纹准静态扩展的渐近分析

建立了弹性-幂硬化蠕变性材料Ⅱ型界面裂纹准静态扩展的力学模型,求得了在裂纹表面自由和裂纹面有摩擦接触两种情况下,裂纹尖端应力场分离变量形式的渐近解．求解结果表明:Ⅱ型界面裂纹问题的应力、应变具有相同的奇异性;Ⅱ型界面裂纹尖端场不存在振荡奇异性;材料的幂硬化指数n和弹性模量比对裂纹尖端应力场幂硬化蠕变性材料区有着显著的影响,而弹性区仅受幂硬化指数n的影响,当n很大时,蠕变变形占主导地位,应力场趋于稳定,不随n的变化而变化;泊松比对裂纹尖端应力场的影响不明显．     

裂纹面局部均布荷载下Ⅰ型裂纹有限宽板应力强度因子

采用应力强度因子的裂纹线求解方法,对裂纹面局部均布荷载作用下的Ⅰ型裂纹有限宽板应力强度因子进行了解析求解.其思路是:直接利用无限宽板裂纹问题应力场的解析解,求得应力分量在裂纹线上的形式,通过合理的修正,提出修正后的应力场在裂纹线应满足的条件;进而求解应力强度因子,得出了有限宽板对相应无限宽板的应力强度因子修正系数.当板宽趋于无限大时,得到的应力强度因子与相应的无限宽裂纹板的解答一致.     

垂直于双材料非完美界面Ⅱ型裂纹的断裂分析

研究了垂直于双材料非完美界面的Ⅱ型裂纹问题,采用线性弹簧模型模拟非完美界面．然后用Fourier积分变换方法把边值问题转化为求解具有Cauchy核的奇异积分方程,获得了裂纹两端应力强度因子的数值解．详细研究了问题的几种特例,并用数值实例分析了界面的非完美性对应力强度因子的影响．结果表明应力强度因子与界面参量有关并在完美界面和分离界面所对应的结果中变化．     

平面十次对称准晶中Ⅱ型Griffith裂纹的求解

应用应力函数法,求解了二维十次对称准晶中的Ⅱ型Griffith裂纹问题。特点是把二维准晶的弹性力学问题分解成一个平面应变问题与一个反平面问题的叠加,通过引入应力函数,把平面应变问题的十八个弹性力学基本方程简化成一个八阶偏微分方程,并且求出了其在Ⅱ型Griffith裂纹情况的混合边值问题的解,所有的应力分量和位移分量都用初等函数表示出来,并且由此得出了准晶中Ⅱ型Griffith裂纹问题的应力强度因子和能量释放率。     

带k条径向边裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数方法,通过构造保角映射研究了带k条径向边裂纹的圆形孔口的平面弹性问题,给出了裂纹尖端Ⅰ型与Ⅱ型问题应力强度因子的精确分析解.在极限情况下,不仅可以还原出星形裂纹,Griffith裂纹,十字裂纹等经典的裂纹问题的结果,而且当k取任意正整数值时,可以模拟出更多的、复杂的带裂纹的圆形孔口问题.     

平面十次对称准晶中Ⅱ型Briffith裂纹的求解

应用应力函数法,求解了二维十次对称准晶中的Ⅱ型Griffith裂纹问题。特别是把二维准晶的弹性力学问题分解成一个平面应变问题与一个反平面问题的叠加,通过引入应力函数,把平面应变问题的十八个弹性力学基本方程简化成一个八阶偏微分方程,并且求出了其在Ⅱ型Griffith裂纹情况的混合边值问题的解,所有的应力分量和位移分量都用初等函数表示出来,并且由此得出了准晶中Ⅱ型Griffith裂纹问题的应力强度因子和能量释放率。     

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.     

CSM玻璃钢复合型断裂的有限元分析

对切短玻璃纤维毡增强聚脂层板的复合型断裂进行了有限元分析。采用八节点四边形等参元的正规型式计算应力分布与损伤区扩展;而用坍塌(collapsed)三角形四分之一点(quarter-point)奇异元计算应力强度因子K_Ⅰ与K_Ⅱ。用节点位移约束与释放技术计算了裂纹扩展过程。对决定应力强度因子K_Ⅰ与K_Ⅱ的三种方法进行了对比。对施加于裂纹顶点节点约束条件的影响进行了评价。最后基于实验测得的断裂载荷与临界裂纹长度,估算了材料在这种受力条件下的复合型临界应力强度因子K_ⅠC和K_ⅡC。     

Stress intensity factors for the Brazilian disc with a short central crack: Opening versus closing cracks

Closed form expressions are obtained for the stress intensity factors (SIFs) in case of a Brazilian disc with a short central crack, the length of which does not exceed one fifth of the disc radius. The disc is loaded by uniform radial pressure along two finite symmetric arcs of its periphery. The solution is achieved using the method of complex potentials introduced by Kolosov and Muskhelishvili. The advantage of the expressions obtained is that they are valid both for cracks under opening mode as well as for closing cracks. For the first case (opening cracks) the results of the present study are compared with existing approximate solutions and it is concluded that the agreement is excellent as long as the length of the crack remains relatively small compared to the radius of the disc. Regarding the case of a closing mode crack the procedure proposed here (based on a recent alternative approach of the cracked Brazilian disc) leads to a physically acceptable deformed crack shape instead to an unnatural crack with overlapped lips. At the same moment the dependence of the SIFs on the properties of the material is eliminated.     

一维六方准晶中带三条不对称裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带不对称三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,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中L裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子.     

一维六方准晶中带双裂纹的椭圆孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带双裂纹的椭圆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,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中带双裂纹的圆形孔口问题、十字裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子．     

一维正方准晶垂直于准周期方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了一维正方准晶垂直于准周期方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了各应力分量在象平面的复表示,并得到该裂纹尖端的应力强度因子.在极限情形下,给出一维正方准晶中具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹在裂纹尖端的应力强度因子.     

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.     

Computation of stress intensity factors in a plane homogeneous anisotropic solid

The accurate computation of stress intensity factors (SIFs) plays a decisive role in the determination of crack paths. The calculation of SIFs with the help of singular weight functions leads to pure Neumann problem for anisotropic elasticity in a plane domain with a crack. We present a method to overcome the specific numerical difficulties which arises while calculating these solutions with Finite Element methods. the accuracy and advantage of this method are shown by a numerical example, the calculation of SIFs of a compact tension specimen. (© 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

一维正方准晶沿准周期方向穿透的抛物线裂纹问题

利用广义复变函数方法研究了一维正方准晶材料中周期平面的抛物线裂纹问题,通过建立广义保角映射,将物理平面的抛物线裂纹外映射到数学平面里的单位圆内.得出了声子场和相位子场的应力分量在像平面下的复表示,并且得到了抛物线裂纹尖端的应力强度因子.并在特殊情况下,所得结果与Griffith裂纹的结果一致.