三维冲击荷载弹塑性弯曲裂纹张开位移

主要研究冲击载荷作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移问题.综合考虑了冲击作用应力,三维塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法计算了三维弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移.用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移,作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移与三维裂纹体几何尺寸之间的变化关系.三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移随着三维裂纹体厚度的增大而减小,随着三维裂纹体厚度的均匀增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸不断减小,减小的幅度越来越小,最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸.当三维裂纹体几何尺寸相同时,三维弯曲裂纹尖端动态张开位移随外部冲击载荷的不断增大而逐渐增大,三维弯曲裂纹尖端动态张开位移随动荷系数的增大而迅速增大,建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹尖端动态张开位移的崭新理论模型.     

两种正交异性材料界面上裂纹冲击后的动态响应

本文研究了两种不同正交异性材料界面半无限长裂纹，在冲击荷载下的动态弹塑性响应。通过积分变换，Ｗｉｅｎｅｒ－Ｈｏｐｆ方法和Ｃａｇｎｉａｒｄ－ｄｅＨｏｏｐ反演围通技术，求得一般解析解，获得了该裂纹的动应力强度因子；通过采用Ｄｕｇｄａｌｅ模型，建立了裂纹尖端塑性区延伸速度与裂纹扩展速度的关系，以及动态ＣＯＤ与裂纹扩展速度的关系。     

裂尖曲率对裂纹前缘塑性区的影响

考虑尖端为圆弧形的钝头裂纹模型，在外围取线弹性无裂纹体的解，应用线场分析方法。形成一套估计钝头裂纹前缘塑性区尺寸的方法。对含径向裂纹和圆弧形裂尖的圆盘受均匀张力作用情况，给出了塑性区的裂纹前缘尺寸与裂纹尖端曲率的关系。得到的结论是，塑性区的裂纹前缘尺寸与裂纹尖端曲率有关；对于给定的塑性区的裂纹前缘尺寸，载荷反比于外缘尺寸的平方。前一结论说明了塑性区的裂前尺寸作为裂纹失稳扩展判断的局限性；后一结论说明了裂纹体强度失效的尺寸效应规律：抗断强度与总体线尺寸的平方成反比。     

疲劳载荷下的裂纹张开位移

自Wells提出裂纹张开位移〔COD〕概念以来,作为一种工程断裂准则,在结构的断裂分析中已经得到了广泛的应用。然而,由于实际裂纹顶端张开位移〔CTOD〕难于直接测量,现在所用的方法多数是在塑性铰的假设模型下,测量裂纹咀张开位移〔CMOD〕,再换算成名义裂纹张开位移的。当然,在较大范围屈服的情况下,作为近似,这种假设是成功的。在疲劳载荷下,裂纹顶端的塑性区通常很小,塑性铰模型将不能正确地描叙裂纹顶端的张开位移。本文所探讨的就是测量和计算小范围屈服下裂纹顶端张开位移的方法。     

三维弹塑性受剪板表面裂纹的可靠性分析计算

本文建立了受剪应力表面裂纹塑性失稳扩展的可靠性分析模型。采用三维弹塑性模型对其综合变量Ｊ积分进行了计算，分析了在不同的无量纲裂纹尺寸和外载应力情况下，裂纹失稳扩展的失效概率分布规律，为工程检测和维修提供指导。     

三维疲劳弹塑性弯曲裂纹塑性区研究

主要研究疲劳载荷作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区问题.用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区于裂纹直线部分延长线上的投影长度的最大值和变化幅值,作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区尺寸的最大值和变化幅值与三维裂纹体几何尺寸之间的关系.三维弹塑性弯曲裂纹尖端交变塑性区的最大值和变化幅值随着三维裂纹体厚度的增大而减小,随着三维裂纹体厚度的均匀增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区的最大值和变化幅值不断减小,减小的幅度越来越小,最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值和变化幅值.当三维裂纹体几何尺寸相同时,三维弯曲裂纹尖端塑性区的最大值和变化幅值随外载荷的不断增大而逐渐增大.建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹交变塑性区的最大值和变化幅值的崭新理论模型.     

反平面扩展裂纹的J积分与COD

给出一个以任意速率扩展的反平面裂纹与路径无关的Ｊ积分，证明Ｊ积分扩展裂纹尖端的张开位移（动态ＣＯＤ）之间有的简单的关系，Ｊ积分与能量释放率，动应力强度因子之间也有简单关系，利用这些关系，给出了动态ＣＯＤ与动应力强度因子之间的关系式。     

拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解

基于薄壳理论及Ｄｕｇｄａｌｅ模型,建立了一套相当完整的拉载下周向壁穿裂纹圆柱壳的弹塑性解析解．该解包括裂纹扩展并可应用至裂纹断面完全塑性     

三维界面裂纹的奇性应力场和应力强度因子分析

使用有限部积分概念和极限方法得到了三维平片界面裂纹的超奇异积分－微分方程组后,进一步利用二维超奇异积分主部分析方法,对裂纹前沿的应力场作了理论分析,并获得了其奇性应力场和裂纹面位移间断表示复位应力强度因子的精确表达式,为三维平片界面裂纹的超奇异积分－微分方程组的求解建立了数值方法,并分析了界面椭圆平片裂纹问题,和现有解比较,所得数值结果令人满意。     

用三维有限元模型计算复合材料粘接修补裂纹板的J积分

用复合材料单边粘接修补带裂纹金属板是三维应力问题，而采用简化的二维有限元分析模型计算则有一定近似性。本文建立了三维有限元模型，并计算了其断裂参数J积分。计算分析结果表明，厚度方向上J积分值是变化的，并且修补边比未修补边的J积分值有明显减小；修补前后裂纹面的张开位移明显不同；裂纹板模型的J积分值与裂纹长度在修补前为二次关系，修补后，变成线性关系；粘胶和补片的厚度、粘胶的模量对J积分的影响比较显著。为了提高修补性能，需要对粘胶和补片的几何尺寸和材料性能进行优化。     

非晶态高聚物裂尖银纹损伤场

在非晶态高聚物裂端塑性区引入银纹损伤，提出了一个修正的Dugdale模型，并由它确定塑性区的大小，算例表明，银纹损伤导致了塑性区深度的增加。此外，在Dugdale模型下研究了稳态扩展的端塑性区，在裂纹缓慢扩展、小范围银纹化以及材料为线粘弹性等假定下，由能量原理得到了控制裂纹生长的一个非线性微分一积分方程，从中看到银纹损伤的影响十分显著。     

过载作用下聚乙烯疲劳裂纹扩展行为研究

论文针对中密度聚乙烯材料(MDPE)，采用平板试样进行了I型疲劳裂纹扩展和单次过载下裂纹扩展试验．发现与金属材料类似，单次拉伸过载对聚乙烯(PE)的疲劳裂纹扩展有明显的迟滞作用，降低了裂纹扩展速率．试验还通过变载荷刻线法获取疲劳裂纹扩展前缘的实际形貌和变化规律，对常规变载荷刻线方法进行了调整和验证，其修正方法对高分子材料的疲劳裂纹扩展前缘刻线具有较好的效果．通过观察发现含楔形塑性区的裂尖钝化是裂纹迟滞的主要原因．过载引入的塑性区内残余应力对裂纹迟滞也起了重要作用．论文利用Dugdale模型计算了塑性区尺寸，使用基于残余应力的Wheeler模型对过载迟滞进行了很好的拟合．     

单向拉伸界面裂纹的条形损伤－塑性区域模型

本文提出单向拉伸情况下两相介质界面裂纹的条形损伤－塑性区域模型。假设在塑性区端点的应力有界，且使弱相介质达到屈服，损伤区的尺寸和δ＝成正比的条件；可确定损伤区与塑性区的长度及其上的法向和切向接合力，ＣＴＯＤ值等。由此导出的裂尖应力场无ｒ￣（－１／２＋ｊｅ）的强奇异振荡，位移场无ｒ￣（１／２＋ｉｅ）的振荡项。     

A phenomenological model of fatigue crack growth in perfectly plastic infinite plates under completely reversed uniaxial loading

The fatigue failure of a thin infinite center-cracked plate under completely reversed uniaxial loading is considered. A two-stage fatigue crack model including the incubation and crack propagation stages is constructed. The stress distribution in the vicinity of the crack tip is described using the concept of a conventional elastic crack. The crack-tip plastic zone is simulated by a Dugdale thin plastic zone, and the condition for the movement of the failure front is given by criteria of damage mechanics. It is shown that the fatigue crack growth rate in perfectly plastic materials with a plastic zone of constant length is a power-law function of the stress intensity factor range. This relationship is quadratic when the length of the plastic zone is not constant Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 12, pp. 116–127, December 2005.     

考虑应力松驰复合型裂纹顶端塑性区分析

Ｓｈｉｈ［１］应用奇异单元，获得了不考虑应力松驰小范围屈服条件下复合型裂纹尖端塑性区形状。Ｚ．Ｚ．Ｚｕ等［２］采用Ｒｉｃｅ［５］给出的裂纹尖端应力关系式，利用有限元分析获得了不考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区，本文基于静力学中内力与外力平衡条件，用线弹性的全场解代替局部解，给出了考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区边界方程，获得了考虑应力松驰下的任意方向的塑性区尺寸及塑性区形状     

CRACK TIP PLASTICITY OF A THERMALLY LOADED PENNY-SHAPED CRACK IN AN INFINITE SPACE OF 1D QC

The present work is concerned with a penny-shaped Dugdale crack embedded in an infinite space of one-dimensional(1D) hexagonal quasicrystals and subjected to two identical axisymmetric temperature loadings on the upper and lower crack surfaces. Applying Dugdale hypothesis to thermo-elastic results, the extent of the plastic zone at the crack tip is determined.The normal stress outside the plastic zone and crack surface displacement are derived in terms of special functions. For a uniform loading case, the corresponding results are presented by simplifying the preceding results. Numerical calculations are carried out to show the influence of some parameters.     

双材料间界面断裂分析的广义界面层模型

给出了双材料间界面层区域的广义模型，并对承受扭转载荷的界面间硬币形裂纹进行了分析与计算．通过处理奇异积分方程得到了应力强度因子，数值结果给出了材料特性、界面层厚度、尤其是分布特征参数ｋ对应力强度因子的影响．与Ｅｒｄｏｇａｎ界面层模型的结果比较表明，本文的模型更具有一般性．     

Crack tip plasticity of a half-infinite Dugdale crack embedded in an infinite space of one-dimensional hexagonal quasicrystal

The present paper is devoted to determining the crack tip plasticity of a half-infinite Dugdale crack embedded in an infinite space of one-dimensional hexagonal quasicrystal. A pair of equal but opposite line loadings is assumed to be exerted on the upper and lower crack lips. By applying the Dugdale hypothesis together with the elastic results for a half-infinite crack, the extent of the plastic zone in the crack front is estimated. The normal stress outside the enlarged crack and crack surface displacements are explicitly presented, via the principle of superposition. The validity of the present solutions is discussed analytically by examining the overall equilibrium of the half-space.