孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用Ｇｒｅｅｎ函数法研究任意有限长度的孔边裂纹对ＳＨ波的散射和裂纹尖端场动应力强度因子的求解．取含有半圆形缺口的弹性半空间水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为Ｇｒｅｅｎ函数,采用裂纹“切割”方法并根据连接条件建立起问题的定解积分方程,得到动应力强度因子的封闭解答．最后给出了孔边裂纹动应力强度因子的算例和结果,并讨论了圆孔的存在对动应力强度因子的影响     

孔边裂纹对SH波的散射及其 动应力强度因子1)

采用Green函数法研究任意有限长度的孔边裂纹对SH波的散射和裂纹尖端场动应力强度因子的求解.取含有半圆形缺口的弹性半空间水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为Green函数,采用裂纹``切割'方法并根据连接条件建立起问题的定解积分方程,得到动应力强度因子的封闭解答.最后给出了孔边裂纹动应力强度因子的算例和结果,并讨论了圆孔的存在对动应力强度因子的影响.     

折线型裂纹对SH波的动力响应

利用Fourier积分变换方法,得出了无限平面中用裂纹位错密度函数表示的单裂纹散射场．根据无穷积分的性质,把单裂纹的散射场分解为奇异部分和有界部分．利用单裂纹的散射场建立了折线裂纹在SH波作用下的Cauchy型奇异积分方程．根据折线裂纹散射场和所得的积分方程讨论了裂纹在折点处的奇性应力及折点处的奇性应力指数．利用所得的奇性应力定义了折点处的应力强度因子．对所得Cauchy型奇积分方程的数值求解,可得裂纹端点和折点处的动应力强度因子。     

薄膜涂层材料中币形界面裂纹的弹性波散射

研究了薄膜涂层材料中币形界面裂纹的弹性波散射问题,建立了含有币形界面裂纹的覆层半空间模型,采用Hankel积分变换,将裂纹对弹性波散射的问题转化为求解矩阵形式的奇异积分方程。结合渐近分析和围道积分技术得到积分方程的解,进一步推导了散射波的应力场和位移场,以及动应力强度因子的理论计算公式。在数值算例中,分析了不同材料组合和裂纹尺寸情况下动应力强度因子与入射波频率的关系,并给出了裂纹张开位移的结果。为薄膜涂层材料的动态破坏分析提供了一定的理论基础。     

多个纵向环形界面裂纹对P波散射的动应力强度因子

研究多个纵向环形界面裂纹的Ｐ波散射问题。以裂纹面的位错密度函数为未知量,利用Ｆｏｕｒｉｅｒ积分变换,将问题归结为第二类奇异积分方程,然后通过数值求解,获得裂纹尖端的动应力强度因子。最后给出了双裂纹动应力强度因子随入射波频率变化的关系曲线。     

黏弹性体界面裂纹的冲击响应

研究两半无限大黏弹性体界面Griffith裂纹在反平面剪切突出载荷下,裂纹尖端动应力强度因子的时间响应,首先,运用积分变换方法将黏弹性混合黑社会问题化成变换域上的对偶积分方程,通过引入裂纹位错密度函数进一步化成Cauchy型奇异积分方程,运用分片连续函数法数值求解奇异积分方程,得到变换域内的动应力强度因子,再用Laplace积分变换数值反演方法,将变换域的解反演到时间域内,最终求得动应力强度因子的时间响应,并对黏弹性参数的影响进行分析。     

SH波与功能梯度材料静止裂纹的相互作用

利用功能梯度材料剪切模量和密度的指数模型，利用积分变换－积分方程方法，对无限大体SH波作用下的功能梯度材料理解纹进行了求解。通过理论分析给出了裂纹尖端的动应力强度因子，通过数值计算给出了材料的剪切模量梯度，频率对动应力强度因子的影响。     

平面波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射

将波函数展开法与奇异积分方程技术相结合研究了平面波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射。将脱离区看作弧形裂纹并忽略裂纹表面的相互作用。将衬砌和基体中的波场展开成Fou-rier-Bessel级数,利用混合边界条件得到一组对偶级数方程组并进一步转化成Hilbert奇异积分方程。数值求解给出了脱离区大小和衬砌厚度对动应力强度因子(DSIF)和散射截面(SCS)的影响。结果显示由于脱胶,动应力强度因子和散射截面呈现明显的低频共振特性。     

与两相材料界面接触的裂纹对SH波的散射

利用积分变换方法得出了两相材料中作用简谐集中力时的格林函数．根据所得的格林函数并利用Betti-Rayleigh互易定理得出了与界面接触裂纹的散射波场．裂纹的散射波场可分解为两部分，一部分为奇异的散射场，另一部分为有界的散射场．利用分解后的散射场，可得裂纹在SH波作用下的超奇异积分方程．根据裂纹散射场的奇异部分和Cauchy型奇异积分的性质得出了裂纹和界面接触点处的奇性应力指数和接触点角形域内的奇性应力．利用所得的奇性应力定义了裂纹和界面接触点处的动应力强度因子．对所得超奇异积分方程的数值求解可得裂纹端点和接解点处的应力强度因子。     

功能梯度压电带中裂纹对SH波的散射

研究功能梯度压电带中裂纹对SH波的散射问题,为了便于分析,材料性质假定为指数模型,并假设裂纹面上的边界条件为电渗透型的.根据压电理论得到压电体的状态方程,利用Fourier积分变换,问题转化为对偶积分方程的求解.用Copson方法求解积分方程.求得了裂纹尖端动应力强度因子、电位移强度因子的解析表达式,最后数值结果显示了标准动应力强度因子与入射波数、材料参数、带宽、波数以及入射角之间的关系.     

含直对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射Scattering of SH wave by a linear symmetric crack at one-dimensional piezoelectric hexagonal quasicrystals

利用积分变换技术,结合Copson方法,研究了含直线型对称裂纹的一维六方压电准晶对SH波的散射问题。通过求解对偶积分方程,得到声子场、相位子场应力、位移及电场电位移分量的解析解。定义了裂纹尖端应力强度因子及电位移强度因子,给出了电非渗透性条件下应力强度因子及电位移强度因子的解析解。此研究结果对压电准晶材料的工程应用有一定的理论价值。     

十次对称二维准晶中的圆弧形裂纹

采用复变函数法研究了在远场承受均布声子场机械载荷作用下十次对称二维准晶中穿透周期轴的一个圆弧形裂纹；报导了表征声子场和相位子场的4个复应力函数的解析表达式，并由复应力函数获得了两个裂尖处声子场和相位子场应力强度因子、裂面张开位移以及能量释放率的表达式．     

A DECAGONAL QUASICRYSTAL WITH AN ARC-SHAPED CRACK

A decagonal quasicrystal,which is weakened by an arc-shaped crack penetratingthrough the solid in the period direction,and which is subjected to remote uniform phonon stresses,is investigated by applying the complex variable method which is just developed by the authors.It is found that the phonon and phason stresses near the crack tips exhibit inverse square rootsingularities.The four complex stress functions characterizing the phonon and phason fields arederived.Explicit expressions for the phonon and phason stress intensity factors,crack openingdisplacements and energy release rate are also presented.     

十次对称二维准晶中的热应力分析

推导了当考虑热效应时十次对称二维准晶体平面应变问题的通解表示．作为应用，采用所获得的通解首先得到了十次对称二维准晶体中的一个点热源所引起的声子场和相位子场，给出了点热源所引起的声子场和相位子场应力分量的解析表达式；接着获得了在均匀热流作用下十次对称二维准晶体中-绝缘椭圆孔洞所引起的热应力问题的弹性解答，给出了沿椭圆边界环向应力分布的解析表达式；当椭圆的短轴趋于零时，则获得了裂纹问题的解答，给出了应力强度因子、裂纹表面张开位移及能量释放率的解析表达式；推导了在任意热载荷作用下裂尖附近的渐近场．     

T应力对立方准晶中含十字交叉型裂纹的影响

论文研究了立方准晶中含十字交叉型裂纹尖端附近的T应力.采用了积分变换法,将相关边值问题转换为求解奇异积分方程,得到声子场和相位子场的T应力,且可以表示为裂纹张开位移和施加在无穷远处的载荷之和.裂纹张开位移在确定声子场和相位子场的T应力中起着主导作用.同时强调了T应力在立方准晶脆性断裂中的作用.此外,还研究了裂纹臂长度比...     

Elastic field near the tip of an anticrack in a decagonal quasicrystalline material

We investigate the elastic field near the tip of an anticrack in a homogeneous decagonal quasicrystalline material subject to plane strain deformations. The phonon and phason stresses exhibit a square root singularity at the anticrack tip. Two realvalued phonon stress intensity factors and two real-valued phason stress intensity factors are introduced to scale four separate modes of deformation. We obtain four analytic functions which completely characterize the induced phonon and phason stresses as well as the displacement field. In particular, we derive a concise yet elegant representation of the anticrack contraction force.     

一维六方准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹的干涉效应

关于准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹干涉效应的问题，提出了一种可获得精确解的新方法。首先，将Gurtin-Murdoch表/界面理论推广运用到准晶材料中的纳米裂纹问题，建立了裂纹表面上含声子场、相位子场的应力边界模型；然后，利用复变函数中的共形映射方法，将直线裂纹问题化为单位圆孔问题；再借助于柯西积分方法获得了问题的封闭解；最后，数值结果表明：当裂纹的尺寸减小到纳米量级时，表面效应将对声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩产生显著的影响，从而改变其力学性能，即裂纹尺寸越小，表面效应越强，声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩的数值变化越大；螺型位错偶极子力偶臂的方向对像力的极值和自身平衡亦有较大影响。     

Solutions for hydrodynamics of 5- and 10-fold symmetry quasicrystals

This study carries out a complete analysis of time-space solution of hydrodynamics of pentagonal/decagonal quasicrystals. The behaviors of wave propagation for phonons and diffusion for phasons and coupling between phonon-phason fields are explored explicitly. Comprehensive discussion on physical time-space variations of all hydrodynamic field variables of the alloy quasicrystals is given. The computational specimen is simple, convenient in testing computational results, and provides a possibility that is easy to test experimentally. The quantitative results of mass density, viscosity velocities, phonon displacements, phason displacements, phonon stresses, phason stresses, viscosity stresses, and their time-space variations help us understand the motion of solid quasicrystals in a hydrodynamic condition (long-wavelength and low-frequency). The analysis presented in this paper can be used for octagonal and dodecagonal quasicrystals and is easily extended to other two-dimensional quasicrystals and three-dimensional icosahedral quasicrystals. Some problems explored by the computational results are also discussed.     

Anti-plane analysis on a finite crack in a one-dimensional hexagonal quasicrystal strip

The anti-plane fracture problem for a finite crack in a one-dimensional hexagonal quasicrystal strip is analyzed. By using Fourier transforms, the mixed boundary value problems are reduced to the dual integral equations. The solution of the dual integral equations is then expressed by the complete elliptic integrals of the first and the third kinds. The expressions for stress, strains, displacements and field intensity factors of the phonon and phason fields near the crack tip are obtained exactly. The path-independent integral derived by a conservation law equals the energy release rate, which can be used as a fracture criterion for a mode III fracture problem.