椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力分析

分析了椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力．在分析中,设带椭圆孔口的无限平板受远处应力作用,变动态应力分析指的是,令动点趋近于椭圆孔端点和椭圆孔变成裂纹这二个过程在各种相对关系下进行．在不同相对关系下,求出椭圆孔口或裂纹端点应力的极限值．分析表明,随着不同的变动状态,对于端点处的某些应力会得到不同的极限值．     

基于表面弹性理论的开裂椭圆孔断裂力学研究

研究纳米尺度时开裂椭圆孔的III型断裂性能。基于表面弹性理论和保角映射技术，利用复势函数理论获得了缺陷(裂纹和椭圆孔)周围应力场和裂纹尖端应力强度因子的闭合解答。所得结果具有一般性，许多已有和新的解答可由本文退化的特殊情形得到。利用解析结果讨论了缺陷的绝对尺寸、椭圆孔的形状比以及裂纹的相对尺寸对应力强度因子的影响。结果表明：考虑表面效应且缺陷尺寸在纳米尺度时，应力强度因子具有显著的尺寸依赖效应；应力强度因子随椭圆孔形状比的变化规律受缺陷表面常数的影响；缺陷表面效应的影响取决于椭圆孔的形状比，非常大的形状比屏蔽了表面效应的影响；裂纹相对尺寸非常小时表面效应影响较弱，裂纹相对尺寸较大时表面效应较为明显。     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆孔或裂纹的正交异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致．     

双轴载荷作用下源于椭圆孔的分支裂纹的一种边界元分析

利用一种边界元方法来研究双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹．该边界元方法由Crouch与Starfied建立的常位移不连续单元和笔者提出的裂尖位移不连续单元构成．在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界,文中算例说明本数值方法对计算平面弹性裂纹的应力强度因子是非常有效的。该文对双轴载荷作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹的数值结果进一步证实本数值方法对计算复杂裂纹的应力强度因子的有效性,同时该数值结果可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响。     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆或裂纹的正异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致。     

双压电材料内含椭圆孔孔边界面裂纹的反平面问题

利用复变函数方法,研究了横观各向同性压电双材料中椭圆孔孔边界面裂纹的反平面问题．首先,利用保角变换函数将椭圆孔保角变换到一直线裂纹;其次,基于孔边及裂纹表面均电不可穿透并且自由的假设,利用Stroh公式分别得到了本问题的复势函数、裂尖场集中系数的解析表达式;最后,在面内电载荷及面外机械载荷的作用下,分析了椭圆孔尺寸、裂纹长度和外载对裂尖场集中系数的影响,并得到了一个有意义的结论：椭圆孔一边裂纹长度的改变对另一边裂纹裂尖场的影响有限,然而一旦椭圆孔退化为竖直裂纹,该影响将变得非常显著．     

含裂纹与缺陷的板条加筋结构的应力强度因子

本文研究两类不同介质、不同厚度、等宽度无限长的板条,其中一类板条含一条水平中心裂纹,另一类板条含一个中心椭圆孔,周期间隔地用筋条连接的结构在单向拉伸下裂纹尖端的应力强度因子计算问题。采用复势的罗朗展开、Fourier变换以及摄动方法,最后以幂级数形式给出裂纹尖端的应力强度因子计算公式。对一些实例给出数值计算图表,这些结果扩充了“应力强度因子手册”的工作。     

两个含有任意裂纹或缺陷的半无限平面加筋对接结构的应力强度因子

本文研究两种不同介质、不同厚度、分别带一个任意尺寸、方位的裂纹及椭圆孔的加筋结构受单向拉伸的问题.利用复变函数的罗朗展开,Fourier变换以及摄动方法,最后以幂级数形式给出裂纹尖端的Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子的计算公式.对一些实例给出数值计算的图表,这些结果扩充了“应力强度因子手册”的工作.     

含椭圆孔有限大薄板弯曲应力分析

利用各向异性体弹性平面理论中的复势方法,以Faber级数为工具,对含椭圆孔有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得出有限大含椭圆孔各向异性板弯曲的级数解形式,分析了有限大含椭圆孔板在受到弯曲载荷时孔边的应力分布,并讨论了各种参数对应力分布的影响,给出了有益的结论.     

残余应力下厚壁筒表面裂纹的应力强度因子计算

本文首先介绍了边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了在残余应力下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大不随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计,制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

带有椭圆孔的各向异性无限板应力集中问题的简便解法

应用各向异性无限域椭圆孔问题的复应力函数基本解,给出了椭圆孔在任意外载作用下以积分形式表示的复应力函数解;并分别通过对椭圆孔周边均匀受载,无限远处均匀受载和承载螺栓孔这三个特例的分析结果,证实了本文解的正确性,一般性和实用性.     

用三维光弹法确定轴表面横向半椭圆裂纹应力强度因子及其修正系数

用三维光弹法测定了轴表面横向半椭圆裂纹的应力强度因子，并分析计算了应力强度因子修正系数，结果表明，应力强度因子的分布型式对加载条件和裂纹几何不敏感；修正系数对裂纹深度呈现对称分布趋势，仅取决于裂纹几何参数。     

一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的静态与动态分析

通过构造保角映射函数,借助复变函数方法,研究了一维六方准晶中椭圆孔边裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的解析解.当椭圆的长、短半轴以及裂纹长度变化时,所得结果不仅可以还原为Griffith裂纹的情形,而且得到孔边裂纹问题、T型裂纹问题和半无限平面边界裂纹问题的应力强度因子的解析解.就声子场而言,这些解与经典弹性的结果完全一致.接着对椭圆孔边裂纹的动力学问题进行了研究,并得到了Ⅲ型动态应力强度因子的解析解.当裂纹速度V→0时,动力学解还原为静力学解.这些解在科学与工程断裂中有着潜在的应用价值.     

考虑闭合效应和三维应力约束的表面裂纹扩展模拟

假定承受Ⅰ型常幅载荷下的表面裂纹在扩展中的形状保持为半椭圆,利用Newman半椭圆表面裂纹应力强度因子公式计算应力强度因子。提出了等效厚度的概念,利用穿透直裂纹的研究结果,考虑表面裂纹扩展中塑性致闭和三维应力约束效应。基于Elber模型建立了三维表面裂纹扩展模型。数值模拟了表面裂纹扩展过程,研究了裂纹形状变化及规律,计算了裂纹扩展寿命。将计算结果与有关试验结果进行了对比,吻合较好。     

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.     

集中载荷作用下各向异性平面内的椭圆孔或裂纹问题

应用复变函数Cauchy积分的方法,对含有椭圆孔或裂纹的各向异性平面,系统地导出了当其在面内受任意集中载荷作用时的复应力函数解或裂纹应力强度因子解析解,即基本解;并通过基本解的迭加,得到了在椭圆孔周或裂纹表面作用一般外载时的解,其特例证实了上述解的正确性。     

任意多椭圆孔多裂纹无限大各向异性板应力强度因子求解的一种新方法

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用保角变换技术,以F aber级数为工具,导出含任意多椭圆孔和裂纹群无限大各向异性板在远场载荷作用下其应力场和位移场的级数解,并在此基础上利用断裂力学方法确定裂纹尖端的应力强度因子,通过算例讨论了材料参数及裂纹、孔的尺寸等对应力强度因子的影响规律,得出了一些有益的结论。数值结果表明本文方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等优点,有利于全面系统地研究各参数对结构断裂性能的影响。     

集中载荷下含偏心裂纹椭圆盘的应力强度因子计算

本文采用边界配置方法计算了受集中载荷作用时椭圆盘中偏心裂纹两端的应力强度因子,其中包括椭圆两半轴不同比值。不同裂纹长度和不同偏心程度的情况,在其特例椭圆盘中心裂纹情形,本文结果与Isida一致;在圆盘偏心裂纹情形,本文给出比Rooke等人更好的结果。     

圆柱壳体的曲率半径对表面裂纹应力强度因子的影响

本文探讨了含周向内、外半椭圆表面裂纹圆柱壳体的曲率半径对其应力强度因子K_1的影响.主要内容包括三个部分:1.用光弹性法测定了含周向半椭圆表面裂纹圆柱壳的应力强度因子.2.用焦散线法测定了含周向半椭圆表面裂纹圆柱壳体的应力强度因子.3.拟合出了曲率修正因子F_c的近似计算公式.文章给出的结果与已有的理论结果吻合.曲率修正因子F_c的近似计算公式在给定的范围内能够满足工程上的需要.     

三维裂纹裂尖场的高阶项

现实中的裂纹一般都属于三维裂纹.绝大多数关于三维裂纹的研究通常只关心裂尖场的奇异项及应力强度因子,而不涉及其高阶项.然而,在疲劳以及小裂纹等问题中,高阶项的影响一般是不能忽略的.针对三维椭圆裂纹,通过特定的坐标转换,得到了沿椭圆长、短轴方向的应力分布及其高阶项,并依据该高阶项,提出了三维裂纹问题的应力强度因子数值外插法,通过有限元分析,证实了所提出的外插法的有效性.