理想塑性介质中裂纹定常扩展的弹塑性场

本文从理想弹塑性介质的基本方程出发,对平面应变问题导出了依赖于应力应变历史的屈服条件和应力应变关系.文中引入了应变间断量的概念,并导出了在区域交界所应满足的四个连接条件.把这些结果用于I型定常扩展裂纹的尖端,对的情况求出了应力应变分布的渐近解,此解表明,在初始塑性区后面存在着第二塑性区.     

关于理想刚-塑性平面应变问题中的速度关系式

理想刚-塑性平面应变问题是塑性力学中发展得比较完善的一个部份。在通常的教科书中,总是把塑性区中的平衡方程和本构方程化为具有两个自变量的一阶拟线性偏微分方程组,其中有两个是关于应力的方程,另两个是关于速度的方程。它们都是狭义双曲型的。应力方程和速度方程具有相同的两族正交的特征线(又称滑移线),沿特征线上的关系式则是进一步讨论理想刚一塑性平面应变问题的解的出发点。沿滑移线速度所应满足的关系式最早是由H.Geiringer(1930年)导出的。然而,由滑移线场以及相 ...     

理想弹塑性平面应力问题

本文首先证明了三维理想弹塑性方程一般属于椭圆型的,只有极特殊的情况才是双曲型的.接着,由理想弹塑性厚层的方程组出发,导出了平面应力问题的扩展方程,并证明了在保留h~4(h 为厚度)小量时方程永远为椭圆型的.本文的退化方程便是通常的弹塑性平面应力问题的基本方程,退化问题的方程,在某些区域可能是双曲型的.但是,这种双曲型方程只是椭圆型方程的极限情况,因而它的间断线也只是快速过渡带的极限情况.最后,文中还给出了快速过渡带的宽度量级,过渡带的简化方程以及八个连接条件.     

扩展裂纹准静态渐近解中的矛盾

裂纹尖端附近的应力应变场是一个相当复杂的问题,对于不同的情况,这个场具有完全不同的渐近属性.具体说来,场的渐近属性取决于裂纹状态(静止还是扩展)、几何特征(平面应变还是平面应力)、加载速度(准静态还是动态)、裂纹型式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)及材料性质(弹性、塑性、蠕变、……).其中,人们较为重视的一种情况是扩展裂纹尖端的塑性场.而且,为了使问题简化,通常采用准静态假定.对于理想塑性材料Ⅲ型扩展裂纹的渐近解由Chitaley和McClintock给出.对于Ⅰ型裂纹,Slepyan采用Tresca属服条件给出了渐近解,高玉臣和Rice采用Mises屈服条件得到了渐近解,但这些解只适用于     

理想弹塑性材料平面应力Ⅰ型裂纹尖端的弹塑性场

本文参照文献[1,2,3],重新研究了理想弹塑性材料平面应力Ⅰ型裂纹问题。构造了一种不存在应力间断线的裂纹尖端局部应力场,并导出了塑性区中的奇异塑性应变场。     

某抽水蓄能电站地下洞室围岩岩体质量特征分析

考虑材料的黏性效应建立了II型动态扩展裂纹尖端的力学模型,假设黏性 系数与塑性等效应变率的幂次成反比,通过分析使尖端场的弹、黏、塑性得到合理匹配,并 给出边界条件作为扩展裂纹定解的补充条件,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进 行了弹黏塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了II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,对于II型裂纹,裂尖场不含弹性卸载 区. 引入Airy应力函数,求得了II型准静态裂纹尖端场的控制方程,并进行了数值分析, 给出了裂纹尖端的应力应变场. 当裂纹扩展速度($M\to 0$)趋于零时,动态解趋 于准静态解,表明准静态解是动态解的特殊形式.     

Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的弹黏塑性渐近场

考虑材料的黏性效应建立了Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的力学模型,假设黏性系数与塑性等效应变率的幂次成反比,通过分析使尖端场的弹、黏、塑性得到合理匹配,并给出边界条件作为扩展裂纹定解的补充条件,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了弹黏塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了Ⅱ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,对于Ⅱ型裂纹,裂尖场不含弹性卸载区.引入Airy应力函数,求得了Ⅱ型准静态裂纹尖端场的控制方程,并进行了数值分析,给出了裂纹尖端的应力应变场.当裂纹扩展速度(M→0)趋于零时,动态解趋于准静态解,表明准静态解是动态解的特殊形式.     

一维六方准晶压电材料反平面Ⅲ型裂纹电塑性分析

论文基于一维六方准晶压电材料反平面问题的基本方程,对Ⅲ型裂纹的电塑性区进行分析.采用条带模型并假设在电塑性区的切应力保持为常数,得到了电塑性区大小的表达式.这种假设方式消除了电场和应力在裂纹尖端的奇异性,这与实际情况相符合,也为一维六方准晶压电材料的断裂分析提供了理论基础.     

EFFECT OF STRESS-STRAIN CURVE OF MATERIAL ON SOLUTION OF PLANE-STRESS PROBLEMS WITH LARGE PLSTIC DEFORMATION

本文首先将以前所得到的关于两个轴对称塑性平面应力问题(薄圆环和旋转盘)的有关方程和计算结果作了一个简单的叙述.这些计算结果是根据两种不同硬化特性的材料和一种理想塑性材料的应力应变曲线在不同负荷下计算得到的.这些结果指出这三种不同材料的应力应变曲线和负荷对于这两个问题的主应力比值和比例应变的影响很小,而对于比例应力的影响则很大.之后,分析了二维的塑性平面应力问题的方程;这些方程考虑了大应变,但不包括体积力(body force).分析这些方程中的包括材料应力应变曲线项和载荷数项的结果,认为假若在边界上的主应力的比值和比例应变不变,则材料的应力应变曲线和载荷对于主应力比值和比例应变的分布的影响可能不大,而对于比例应力的影响则很大.这种边界条件在实际问题中的普通加减下,满足的可能想是很大的.薄圆环和旋转盘的边界条件及所得的结果和这分析的结果是完全一致的.从这些结果并可提出一个简单而相当准确的近似解,最后并将本文所得的结果和依留辛(Ильюшии)的理论——关于小应变下三维问题形变理论的应用条件——作了比较.     

理想正交各向异性弹塑性材料平面应力条件下Ⅰ型静止裂纹尖端场

在本文中,以 Hill 的塑性理论为基础,详细地讨论了理想正交各向异性弹塑性材料,平面应力条件下Ⅰ型静止裂纹尖端场解。裂纹尖端应力场不包含应力间断线,但包含弹性区。分析的结果表明(i)对于平面应力静止裂纹问题,应力场解不是唯一的,场解中的自由参数必须由远场条件来确定。(ii)裂纹尖端的应力、应变的奇异性,无论是各向异性材料还是各向同性材料,都是相同的。但在各向异性材料中,各向异性参数影响着应力、应变的幅度和分布。     

理想正交各向异性弹塑性材料平面应力条件下Ⅰ型静止裂纹尖端场

在本文中,以 Hill 的塑性理论为基础,详细地讨论了理想正交各向异性弹塑性材料,平面应力条件下Ⅰ型静止裂纹尖端场解。裂纹尖端应力场不包含应力间断线,但包含弹性区。分析的结果表明(i)对于平面应力静止裂纹问题,应力场解不是唯一的,场解中的自由参数必须由远场条件来确定。(ii)裂纹尖端的应力、应变的奇异性,无论是各向异性材料还是各向同性材料,都是相同的。但在各向异性材料中,各向异性参数影响着应力、应变的幅度和分布。     

平面幂律塑性Ⅰ型裂纹尖端应力场全解

在航空航天、船舶、石油管道和核电等领域,服役结构或部件在长期极端条件下运行,不可避免地会产生裂纹,因此,为研究含裂纹结构的准静态断裂行为,必须了解裂纹尖端附近区域的应力应变场特点.对于幂律材料裂纹构元,研究平面应变和平面应力条件下Ⅰ型裂纹尖端应力场的解析分布.基于能量密度等效和量纲分析,推导了能量密度中值点代表性体积单元(representative volume element, RVE)的等效应力解析方程,并定义其为应力因子,进而针对有限平面应变和平面应力紧凑拉伸(compact tension, CT)试样和单边裂纹弯曲(single edge bend, SEB)试样,以应力因子作为应力特征量,并构造用于表征裂尖等效应力等值线的蝶翅轮廓式和扇贝轮廓式三角特殊函数,提出描述幂律塑性条件下平面I型裂纹尖端应力场的半解析模型.该半解析模型形式简单,对CT和SEB试样的裂尖应力场的预测结果与有限元分析的结果比较表明,两者之间均密切吻合,模型公式可直接用于预测Ⅰ型裂纹尖端应力分布,方便于断裂安全评价和理论发展.     

理想弹塑性材料中Ⅲ型裂纹扩展的理论阻力曲线

用复变函数中的Cauohy积分公式求出了理想弹塑性材料中小范围屈服条件下Ⅲ型裂纹准静态扩展时裂纹线上塑性区尺寸x_p与应力强度因子K_m的关系式。利用这个关系式将Rice[1]根据临界塑性应变准则建立的x_p(l)的积分方程,l为裂纹扩展量,化为阻力曲线K_R(l)的积分方程.采用文献[2]中的方法得到K_R(l)在不同临界塑性应变下的数值解.结果表明K_R随l的增加而单调增加.最后达到裂纹准静态定常扩展所需要的常数值.     

应变损伤材料平面应力动态裂纹尖端场的渐近解

采用塑性动力学方程,对应变损伤材料的平面应力动态裂纹尖端场进行了渐近分析。假定损伤规律服从反比例关系,对平面应力问题,导出了本构方程,并给出了动态弹塑性场的渐近解,揭示了场的渐近特性。     

弹塑性Ⅰ型裂纹端三维应力应变场的结构分析

本文从分析弹塑性力学的基本方程人手,探讨了幂硬化材料I型裂纹端三维应力应变场的结构,结果表明,按其应力特征,裂纹端沿厚度方向可划分为三个区域:ZⅠ,ZⅡ和ZⅢ,在区域ZⅠ,垂直于Z轴(厚度方向)的平面内应力分量可首先用平面应变条件下的基本方程求解,在区域ZⅢ,这些分量可首先用平面应力条件下的基本方程求解.本文定义区域ZⅡ为弹塑性Ⅰ型裂纹的过渡层,指出,过渡层是弹塑性Ⅰ型裂纹三维应力应变场的特性所在.对揭示其本质有特殊重要的意义.本文选择裂纹端张开位移(CTOD)作为描述局部解幅值系数的参数,并探讨了三维变形状态下,CTOD的分布规律.     

理想塑性介质中平面应力 静止裂纹的尖端弹塑性场

本文详细分析了理想塑性介质中平面应力I型静止裂纹的尖端弹塑性场,结果表明:裂纹尖端应力场内可以不包含应力间断线,但含有弹性区,作为这个一般解的特殊情况,当弹性区被两侧的塑性区挤压消失而尖端场成为满塑性区时,便得到Hutchinson(1968)给出的解,此外,文中还给出了另一种均匀应力区位于裂纹前方的解,这是[1]未曾得到的。     

可压缩理想塑性体中逐步扩展裂纹顶端的弹塑性场

本文利用理想塑性固体平面应变问题的基本方程,分析了可压缩理想塑性体中逐步扩展裂纹顶端的弹塑性场,得到了关于应力的渐近场,分析了弹性卸载区的演变过程和修正的中心扇形区的发展过程,预示了出现二次塑性区的可能性,弹性可压缩性的影响明显表现在经典的中心扇形区必需加以修正,垂直于板面方向的应力偏量不再为零,而且随着新裂纹面的形成,裂纹前方的均匀应力场和紧连着的修正的中心扇形区的应力偏量将发生变化,这种变化是由于垂直于板面方向的应力偏量发生变化造成的。     

压力敏感性弹塑性材料平面应力条件下起始扩展裂纹尖端的渐近场

采用一个能描述材料压力敏感性和SD效应的抛物型屈服准则,运用正交流动法则给出了材料的本构方程.在平面应力条件下,得出了裂纹尖端弹塑性应力场的基本解.在不同受力状态下(表现在采用不同的塑性混合因子),给出裂纹尖端应力场解的构造.讨论了材料参数对裂纹尖端应力场分布的影响.在自相似假设下讨论了应变的奇异性.结果表明,对于纯Ⅰ...     

理想刚塑性滑移线解中刚性区的校核——板条拉拔的完全解

<正> 1.引言理想刚塑性平面应变问题中的滑移线解法在许多工程实际问题(如金属压力加工、地基分析…)中都有着广泛的应用,在塑性力学教程中也占有比较重要的地位.通过滑移线解法,除了要得到塑性区内的应力和速度分布外,一般还应校核塑性区内各点的塑性功率是否为非负的;校核刚性区内是否存在既满足平衡     

理想刚塑性滑移线解中刚性区的校核——板条拉拔的完全解

1.引言理想刚塑性平面应变问题中的滑移线解法在许多工程实际问题(如金属压力加工、地基分析…)中都有着广泛的应用,在塑性力学教程中也占有比较重要的地位.通过滑移线解法,除了要得到塑性区内的应力和速度分布外,一般还应校核塑性区内各点的塑性功率是否为非负的;校核刚性区内是否存在既满足平衡