正六边形孔角裂纹应力强度因子复变函数解

针对工程结构中的正六边形孔角双裂纹问题,利用复分析方法,构造了带孔角双裂纹的正六边形孔到单位圆的共形映射,获得了正六边形孔角双裂纹应力强度因子问题的解析解。采用Mathematica数学软件编程,计算了内部含正六边形孔角对称和非对称双裂纹无限大板的裂尖应力强度因子值。通过与ABAQUS有限元仿真模拟结果进行对比,结果表明,采用复势法和本文引入的共形映射函数推导获得的解析解,不仅适用于无限大板内正六边形孔角对称裂纹的情况,也适用于非对称裂纹。     

中心小裂纹的弹塑性分析

用修正能量法得到含中心小裂纹平板在均匀载荷作用下的J积分和张开位移的全塑性解。并用弹塑性分析的工程方法得到相应的弹塑性解。结果与无限大板的解作了比校,表明当a/b≤0.05时两者的差别小于5％。而对于a/b>0.05的情况,把无限大板的解用于中心小裂纹的板条可能会产生较大的误差。     

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。     

嵌入无限大弹性板中圆板的热屈曲分析

分析了嵌入无限大弹性板中的圆板在变温时的热屈曲问题。由于圆板的热膨胀系数与无限大弹性板的热膨胀系数不同,温度变化时圆板中会产生压应力。当压应力达到其临界值时,圆板会发生热屈曲。首先,基于弹性力学平面应力问题的基本理论,得到圆板和无限大弹性板的应力和位移;然后建立圆板热屈曲的控制微分方程,求得临界屈曲温度的解析解和数值解,着重讨论圆板和无限大弹性板的材料物性参数的关系对圆板临界屈曲温度的影响。     

THERMAL BUCKLING ANALYSIS OF CIRCULAR PLATE EMBEDDED IN AN INFINITE ELASTIC PLATE 1)

分析了嵌入无限大弹性板中的圆板在变温时的热屈曲问题。由于圆板的热膨胀系数与无限大弹性板的热膨胀系数不同，温度变化时圆板中会产生压应力。当压应力达到其临界值时，圆板会发生热屈曲。首先，基于弹性力学平面应力问题的基本理论，得到圆板和无限大弹性板的应力和位移；然后建立圆板热屈曲的控制微分方程，求得临界屈曲温度的解析解和数值解，着重讨论圆板和无限大弹性板的材料物性参数的关系对圆板临界屈曲温度的影响。     

复合材料桥纤维拔出的动态裂纹模型

在无限大正交各向异性体弹性平面上对复合材料桥纤维平行自由表面的内部中央裂纹提出了桥纤维拔出的动态裂纹模型。通过复变函数将其转化为Reimann-Hilbert混合边界值问题。求得了裂纹在坐标原点受载荷Px/t、Px2/t作用的解析解。利用这一解析解可通过迭加原理求得任意复杂问题的解。     

一维六方准晶中平行螺型位错与有限长裂纹的相互作用

本文采用解析函数理论,利用Muskhelishvili著名的复变函数方法,给出了无限大一维六方准晶中多条平行螺型位错与有限长直裂纹相互作用的解析解,并得到了裂纹尖端的场强度因子和作用在位错上的像力.数值算例讨论了镜像力、场强度因子随位错位置的变化，及位错的位置与分布对广义应力场的影响．     

带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法

 通过弹性力学方法可以得到带孔无限大(宽) 板应力场的理论解, 但带孔有限宽板的理论解却比较难于得到. 本文从二者孔边应力分布的相似性出发, 引入应力分布函数的修正系数, 从而建立了带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法, 对于多种不同宽度的带孔板, 孔边应力集中系数的修正解与有限元数值解进行了比较, 误差在允许范围内, 修正因子具有其工程应用合理性.     

任意多椭圆孔多裂纹无限大板的应力强度因子与M积分

基于弹性力学中平面问题的复势方法,应用保角映射技术,以Faber级数为工具,导出含任意多椭圆孔及裂纹群无限大板在任意载荷作用下其应力场和位移场的级数解,并在此基础上计算了任意多裂纹板的应力强度因子和M积分,数值结果表明,该方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等解析法特有的优点。通过算例分析了不同裂纹倾角时M积分值随载荷方向的变化关系,并讨论了裂纹长度、裂纹间距及裂纹倾角等参数对应力强度因子的影响规律,获得了一些重要结论.     

楔型向错偶极子与含界面裂纹圆形夹杂的弹性干涉

运用共形映照、解析延拓以及柯西型积分运算等复变函数方法研究无限大平面中楔型向错偶极子与界面裂纹、圆形夹杂的弹性干涉问题.求出含一条裂纹应力场的封闭形式解后,推导了裂纹尖端应力强度因子和作用在向错偶极子中心的向错力的表达式,研究了偶极子位置、方向、偶臂长度及材料性质对应力强度因子的影响,并分析了裂纹及夹杂对逐渐靠近的向错偶极子排斥或吸引作用的规律.     

含共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板平面弹性问题的解析解

运用广义复变函数方法,通过构造适当的广义保角映射研究了含有共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板的平面弹性问题,得出了部分裂纹面上受均匀面内载荷时应力场与两裂纹尖端处应力强度因子的解析解。结果表明:应力场的大小不仅与材料的几何构型及外载荷有关,还与材料的弹性常数有关,这是正交异性复合材料不同于各向同性材料的显著特征;两裂纹尖端处应力强度因子的大小只与材料的几何构型及外载荷有关;当两裂纹尖端的距离趋于无穷大时,所得到的解析解可退化为已有的正交异性复合材料板中半无限裂纹问题的解,通过将其与已有文献中的结果进行对比,验证了本文解析解的正确性。并通过数值算例分析了裂纹面上的受载长度、两裂纹尖端的距离对应力强度因子的影响规律以及两裂纹之间的相互作用。     

含唇口次生两不对称裂纹的一维六方压电准晶体的反平面剪切问题

利用复变函数法和Stroh算法研究了反平面载荷作用下一维六方准晶压电材料中唇口次生裂纹的断裂问题,首次构造了唇口次生两不对称裂纹的缺陷力学模型,推出了含唇口次生两不对称裂纹的无限大区域到单位圆外部区域的保角变换公式,得到了裂尖处的场强度因子和能量释放率的解析表达式.数值算例揭示了缺陷尺寸,特别是唇口高度和裂纹长度对场强度因子和能量释放率的影响.结果表明：增加裂纹两边的长度会促进裂纹的扩展,增加唇口的高度,会抑制裂纹的扩展.最后,在给定条件下,这些解析结果可以简化为其它的缺陷模型的解,比如唇口次生单裂纹和唇口次生两对称裂纹的解,同时还可以退化为经典的Griffith裂纹和唇口无次生裂纹的解,以上结果与理论分析的结论是一致的.     

固体力学学报2006年总目次

有限变形弹性杆中的非线性波及周期解………………………………………………刘志芳张善元(Ⅰ-1)任意多椭圆孔多裂纹无限大板的应力强度因子与M积分……………………………郭树祥许希武(Ⅰ-6)均布荷载作用下功能梯度悬臂梁弯曲问题的解析解…………………………………于涛仲政(Ⅰ-15)功能梯度板的非线性动力分析…………………………………………………………………曹志远(Ⅰ-21)智能板结构振动特性的半解析法……………………………………………卿光辉邱家俊刘艳红(Ⅰ-26)考虑膨胀力的非饱和介质热-水-应力耦合二维有限元分析…………………     

多参量断裂力学广义杂交/混合裂纹有限元法

通过研究广为人知的断裂力学单变量八节点位移裂纹QPE元和Akin族奇异单元法，本文运用经典局部裂纹解析解，与非协调假设应力杂交-混合元列式方法相结合，提出用于分层各向异性材料的多变量半解析假设应力奇异广义杂交／混合裂纹有限元法，能克服现有位移裂纹元法的域应力分布精度低和高次单元所需计算容量大的局限性，互为补充，更有利于结构裂纹扩展分析和应用研究。文中设计了一个半解析奇异裂纹平面单元，各向同性材料板算例验证了退化二次八节点协调位移裂纹元及六节点非协调奇异应力裂纹元，说明采用稀疏及加密单元网格，两类裂纹单元分别从上下逼近收敛于实验和理论参考解，可得到吻合程度较好的1／√r奇异应变和应力分量以及应力强度因子值，表明了本文奇异裂纹单元理论的优越性。     

压电材料中心裂纹问题

以电位移法向分量及电势连通过裂纹面为边界条件,对均匀电材料的裂纹问题及两种不同压材料界面裂纹问题进行了系统分析,得到了含中心裂纹无限大体封闭形的全场解。证实了裂纹引起的非均匀扰动场只信赖于外加场而外加电场无关。     

带双裂纹的椭圆孔口问题的应力分析

利用复变方法,通过构造新的保角映射,研究了带双裂纹椭圆孔口的平面弹性问 题,得到了I型与II型裂纹问题应力强度因子的解析解.在极限情形下, 不仅可以还原经典的Griffith裂纹的结果,而且可模拟出十字裂纹和带双裂纹的圆 形孔口问题.     

平板裂纹前缘三维效应区的弹性力学分析

本文利用Kane和Mindlin关于弹性乎板面内问题位移的基本假设及Fourier变换求解了无限大板的I型裂纹问题,得到了裂纹尖端应力位移场的渐近形式、应力强度因子随板厚的变化规律以及板厚对裂纹前缘三维效应区的影响.研究表明,对线性硬化材料,在塑性切线胰量不太小的情况下,线弹性分析的结果可近似适用于弹塑性材料.     

一维六方准晶有限板孔边对称反平面双裂纹问题的边界配置法

从断裂力学的观点出发,采用边界配置法研究了一维六方准晶中带双裂纹的圆孔口反平面问题.通过选取恰当的位移函数,求得声子场与相位子场的应力和应力强度因子.而板的边界条件由边界配置法近似满足.通过数值算例,讨论了裂纹长度、板的宽度、幂级数项数以及圆孔半径等对应力强度因子的影响.结果表明圆孔半径对应力强度因子的影响非常明显.在有限大板与无限大板两种情况下,裂纹长度与幂级数项数对应力强度因子的影响恰好相反.     

带2k个周期径向裂纹的圆形孔口问题的精确分析解

利用复变函数的方法,通过构造保角映射研究了带2^k个周期径向裂纹的圆形孔洞的平面弹性问题,给出了裂纹尖端应力强度因子的解析解．并由此模拟出了十字裂纹,米字裂纹,带单裂纹、对称双裂纹、对称四裂纹、对称八裂纹的圆形孔洞,共点周期裂纹问题．     

压电陶瓷带形中Ⅲ型裂纹的精确分析解

分析无限长压电带形中的Ⅲ型裂纹问题，主要讨论了在带形边界受四种机电组合载荷情况下裂纹位于带形中平面上的情形。通过积分变换，与其相的复合边值问题分别转化为对偶积分方程组，使用对偶积分方程的熟知结果，获得了裂纹线上电弹性场的明显的解析表达式及在裂尖处一些量的强度因子和能量释放率公式。与已知的近似解比较，所得结果是以封闭形式给出的精确解。