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1.
为了求解各向异性接合材料界面端部奇异性应力场,建立了一种新型杂交元模型.该模型的独特之处在于:基于有限元特征法得到的奇异性场数值特征解建立了一种新型界面端奇异单元.通过算例证明,新型杂交元模型能够利用较少的单元数获得较为精确的数值结果.当前模型应用范围广泛,能够用于复杂结构的界面端部场求解.  相似文献   
2.
各向异性两相材料尖劈奇性场的非协调元分析   总被引:3,自引:1,他引:2  
提出了一个基于位移的、分析柱状各向异性两相材料尖劈端部邻域的奇性位移场和应力场问题的非协调元特征分析法. 该方法从柱状扇区的散度定理出发,将柱状扇区控制方程的弱式化为一个与虚功原理相同形式的方程,采用一种新的非协调元技术把所导出的``虚功原理'转化为标准一阶特征方程的求解问题. 非协调元法中,尖劈端部邻域的位移场假定没有采用奇异变换技术,有限元的单元形式是一维的. 将柱状各向异性两相材料尖劈视为``广义平面应变'问题,位移场与坐标z无关,只关注界面端的幂奇异性而不考虑对数奇异性. 运用该方法给出了柱状各向异性两相材料尖劈端部奇性应力指数、奇性位移角分布和应力角分布的算例. 所有的计算结果表明,该方法使用的单元少而且精度较高.  相似文献   
3.
各向异性复合材料尖劈和接头的奇性应力指数研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出了一个新的、基于位移的、求解三维尖劈端部奇性应力指数问题的非协调元特征分析法。该方法假定尖劈端部邻域内的位移场没有采用奇异变换技术,导出虚功方程的出发点不同于过去原有求解裂纹尖端近似场的有限元特征分析法,在有限元离散时采用的单元形式为非协调元。文中运用该方法给出了若干求解各向异性复合材料尖劈/接头端部奇性应力指数的算例。所有的计算结果表明,本文方法能够求解复杂尖劈/接头的全部奇性应力指数,使用的单元少而且精度高。  相似文献   
4.
基于奇异性电弹场数值特征解开发了一种新型反平面界面裂纹尖端单元。将新型单元与四节点压电P-S单元组装,求解从绝缘到导通的任意电边界条件下,压电结构反平面界面裂纹尖端电弹场的数值解。考察了层厚、载荷类型和裂纹面间电边界条件等对反平面界面裂纹尖端断裂参数的影响。算例证明新型单元能使P-S单元数显著降低,计算结果更为精确。  相似文献   
5.
提出了一个基于位移的、分析平面尖劈尖端奇性应力场和位移场问题的非协调FE特征分析法.该方法与过去原有求解裂纹尖端近似场的有限元特征分析方法导出公式的出发点不同,并且采用的单元形式为非协调元,尖劈尖端邻域内的位移场假定没有采用奇异变换技术,运用该方法处理了若干尖劈和接头的算例,所有的计算结果表明,该方法较原有方法使用的单元少而且精度高,具有应用广泛性。  相似文献   
6.
分析了空心车轴的旋转弯曲载荷的特点,建立了空心轴表面周向半椭圆裂纹的模型,给出了半椭圆裂纹的构形参数定义,即形状比、深度比和裂纹前缘相对位置。采用四分之一20节点等参退化奇异单元,通过有限元计算,模拟裂纹前沿的应力奇异性。在此基础上,计算了裂纹前缘表面点和中心点的应力强度因子随着裂纹扩展深度和旋转角度的变化。计算结果表明,对于给定的裂纹构形,在车轴的一个载荷循环中,裂纹前缘同一相对位置的应力强度因子是不断变化的,不同位置的应力强度因子在达到最大值的角度也是不同的,这就导致了裂纹前缘表面点在一些角度下的扩展是不对称的。这些结果为进一步研究空心轴表面裂纹的扩展路径和寿命提供了参考。  相似文献   
7.
复合材料尖劈和接头端部奇性场的反平面问题研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
提出了一个基于位移的分析尖劈端部奇性位移场和应力场反平面问题的非协调元特征法.该方法与过去原有求解裂纹尖端近似场的有限元特征法有几点不同:(1)导出虚功原理的出发点为二维扇区的散度原理;(2)有限元的单元形式为非协调元;(3)尖劈端部邻域内的位移场假定没有采用奇异变换技术.运用该方法给出了求解正交各向异性复合材料尖劈端部附近奇性应力指数、奇性位移和应力角分布函数的算例.计算结果表明,该方法较原来的有限元特征法所用的单元少而且精度高.  相似文献   
8.
采用一种新型的杂交元模型和一种单胞模型来解决周期分布多边形夹杂角部的奇异性应力相互干涉的问题。新型杂交元模型是基于广义Hellinger-Reissner变分原理建立的,其中奇异性应力场分量和位移场分量是采用有限元特征分析法的数值特征解得到的。使用当前的新型杂交元模型,只需要在夹杂角部邻域的周界上划分一维单元,避免了像传统有限元模型那样需要划分高密度二维单元。文中给出了代表奇异性应力场强度的夹杂角部广义应力强度因子数值解,并考虑材料属性、夹杂尺寸和夹杂位置关系的影响。算例中,考虑了夹杂和基体完全接合的情况,并给出了考核例。结果表明:当前模型能得到高精度数值解,且收敛性好;与传统有限元法和积分方程方法相比,该模型更具有通用性,为非均质材料的细观力学分析打下了基础。  相似文献   
9.
提出一种新的估算谱载荷下疲劳寿命的方法,即累积破坏率法,该方法根据等幅试验结果,推导出母体的特性,从而利用累积破坏率法估算谱载荷下的疲劳寿命,该方法简便实用,其预测能力明显优于其它方法。  相似文献   
10.
基于新型裂尖杂交元的压电材料断裂力学研究   总被引:3,自引:1,他引:2  
提出了一种裂尖邻域杂交元模型,将其与标准杂交应力元结合来求解压电材料裂纹尖 端的奇性电弹场和断裂参数的数值解.裂纹尖端杂交元的建立步骤为:1) 利用高次内插有限元特征法求解特征问题,得到反映裂尖奇异性电弹场状况的特 征值和特征角分布函数;2) 利用广义Hellinger-Reissner变分泛函以及特征问题的解来建立裂尖邻域杂交元模型.该 方法求解电弹场时,摒弃了传统有限元方法中裂尖奇异性场需要借助解析解的做法,也避免 了单纯有限元方法中需要在裂尖端部进行高密度单元划分.采用PZT5板中心裂纹问题 作为考核例,数值结果显示了良好的精确性.作为进一步应用,求解了含中心界面裂纹 的PZT4-PZT5两相压电材料的应力强度因子和电位移强度因子.所有的算例都考虑 了3种裂纹面电边界条件.  相似文献   
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