AN EXPERIMENTAL METHOD BASED ON ENERGY RELEASE RATE OF INTERFACIAL FRACTURE

基于对断裂力学常用实验方法的研究,结合界面断裂问题的特殊性,以断裂力学为理论基础,通过能量释放率建立了界面断裂测量的实验分析方法,并且利用文献中的实验数据进行了验证,取得了良好的一致性.该方法通过测量试验件的载荷位移关系,利用裂纹扩展过程中的能量变化关系得到该裂纹长度下的临界能量释放率;在此基础上,根据试件的阻抗能量曲线预测结构的最大承载能力.该方法以能量释放率为理论基础,为界面裂纹的强度分析提供了合理的手段,基于能量角度建立的实验分析方法也具有良好的实用性和适用性.     

橡胶—钢粘接界面断裂韧性实验研究

采用双悬臂夹层梁试样,对橡胶—钢粘接界面的I型边缘裂纹的扩展情况及断裂韧性进行实验研究.通过声发射技术的监测将裂纹扩展划分为无损伤、开裂、失稳扩展三个阶段,把线弹性断裂力学中的柔度和能量释放率引入到橡胶—钢粘接界面断裂韧性的计算中,由实验测出裂纹的张开位移计算出夹层梁的柔度曲线,进而得到了能量释放率曲线,并对断裂韧性的变化规律进行了分析.     

基于能量释放率的Ⅱ型裂纹分叉研究

裂纹尖端存在奇异应力场,该类奇异应力场所具有的高度应力集中将导致裂纹开裂.本文应用典型的J积分理论来划分裂纹尖端的积分路径,基于能量释放率理论对Ⅱ型裂纹尖端的复杂分叉情况进行研究.通过所建立的断裂模型求解出Ⅱ型裂纹多种分叉形式的能量释放率的解析解;导出了各种分叉构型的能量驱动力;提出了各种分叉构型的K-型开裂准则;给出了裂纹分叉的临界开裂角;确定了裂纹的分叉韧性与断裂韧性之间的关系.通过本文研究方法得出的裂纹分叉形式及裂纹分叉临界开裂角与已有实验结果十分吻合.     

原状冻土Ⅱ型非线性断裂韧度实验测试研究

由于原状冻土处于自然状态下,其本构关系及水分、温度的分布符合实际状态,而且其实际破坏形式往往是非线性的剪切破坏,所以论文采用了非线性冻土断裂实验模型,对自然状态下的原状冻土进行了断裂破坏实验,着重对Ⅱ型断裂(剪切)破坏的四点弯曲直裂纹试样进行了实验研究.实验过程中改造了四点弯曲实验台,采用着色法测量预制裂纹尺寸.实验原理采用基于能量平衡的方法,利用数据采集系统分别测出了原状冻土四点弯曲试样加力点处位移与力的关系曲线以及相应的非线性参数,推导出裂纹扩展非线性能量释放率计算公式,当试样达到承载极限状况时测试出Ⅱ型断裂试样非线性断裂韧度.同时,提出了修正因子计算非线性断裂韧度的方法,将能量方法测试结果与修正因子方法结果进行了对比,二者基本是一致的.以上提出的冻土Ⅱ型断裂非线性断裂韧度测试方法,及获得的非线性断裂韧度测试结果,为非线性理论研究和工程应用提供了依据.     

各向异性双材料界面裂纹扩展裂尖场

应用界面断裂力学理论和Stroh方法,研究了广义平面变形下动态裂纹沿着各向异性双材料界面扩展时的裂尖奇异应力及动态应力强度因子.双材料界面的动态裂尖区域特性主要由两个实矩阵W和D确定,且裂尖奇异应力和动态应力强度因子可以由包含这两个矩阵的柯西奇异积分方程确定,同时给出了动态应力强度因子和能量释放率的显示表达式.算例得出当裂纹以小速度扩展时,裂尖振荡因子ε与静态时几乎相同,当界面裂纹扩展速度接近瑞利波速时,ε趋于无穷大;同时得出应力强度因子及能量释放率随裂纹扩展速度的变化关系.     

陶瓷／金属连接界面韧性及其实验测定

基于能量叠加和梁的等效截面转换原理,本文导出了计算Ｓａｎｄｗｉｃｈ梁试样界面裂纹扩展能量释放率的解析式,并利用专门设计的四点弯曲实验系统测得了Ｓｉ３Ｎ４／Ａｌ真空扩散连接界面的韧性,进而为优化陶瓷／金属连接工艺、筛选材料组配和评价其连接界面的抗断裂性能提供了必要的研究方法和实验手段。     

能量释放率G的两种解法的统一

在线弹性断裂力学中,从能量的观点考察裂纹的扩展过程是研究破坏机理的一条有效途径.如果裂纹扩展过程中系统所释放出的能量,足以提供裂纹扩展所需要的能量,则裂纹便发生扩展.能量释放率G 就是描述裂纹扩展物体能量变化的一个参数,它是线弹性断裂力学中一个很重要的概念.在一些文献和断裂...     

纤维／基体界面裂纹扩展断裂能

本文通过研究纤维／基体界面裂纹断裂能，分析了几种界面脱粘断裂功的理论表达式；着重研究了单纤维拔出试验中界面残余压应力及界面摩擦对界面裂纹能量释放率的重要性．     

涂层式裂纹监测系统中基体裂纹穿越行为研究

建立了智能涂层的两相模型与三相模型,基于能量准则分别用这两种模型研究了基体裂纹达到涂层界面后的穿越/偏转行为. 用有限元法分析了相对裂纹扩展长度、弹性错配参数及界面层厚度对偏转裂纹与穿越裂纹能量释放率之比的影响,结果表明当基体裂纹到达驱动层与基体界面时,能量释放率之比不仅与基体和驱动层之间的弹性错配相关,而且当驱动层较薄时对驱动层与传感层之间的弹性错配亦有较强的依赖性. 此外,随着驱动层厚度的增加,能量释放率之比对驱动层与传感层之间的弹性错配的依赖性逐渐降低. 通过与实验结果相比,建立的模型能够较好的解释基体裂纹在界面的扩展行为,可用于智能涂层裂纹传感器的优化设计.      

黏弹性界面断裂分析的增量“加料”有限元法

提出了一种适用于黏弹性界面裂纹问题的增量“加料” 有限元方法. 利用弹性界面裂纹尖端位移场的解答,通过对应原理和拉普拉斯逆变换近似方法,得到了黏弹性界面裂纹的尖端位移场. 用该位移场构造了黏弹性界面裂纹“加料” 单元和过渡单元位移模式,推导了增量“加料” 有限元方程,求解有限元方程可获得应力强度因子和应变能释放率等断裂参量. 建立了典型黏弹性界面裂纹平面问题“加料” 有限元模型,计算结果表明,对于弹性/黏弹性界面裂纹和黏弹性/黏弹性界面裂纹,该方法都能得到相当精确地断裂参量,并能很好地反映蠕变和松弛特性,可推广应用于黏弹性界面断裂问题的计算分析.