干涉问题中T应力与各向异性的作用

采用离散模型（包括半无限主裂纹和近尖微裂纹）研究了各向异性材料主微裂纹干涉问题中T应力对主裂尖参数的影响,并且与相同情况下各向同性材料的结果进行了比较,比较结果列于文中各图。研究结果表明,在各向异性材料和各向同性材料中T应力对主裂尖应力强度因子的影响趋势是相似的,但是由于T应力与材料各向异性性质的共同作用,使两种情况下T应力对主裂尖参数的影响结果存在着明显的偏差。     

任意多孔多裂纹有限大板的应力强度因子分析

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,以Faber级数为工具,应用保角映射技术和最小二乘边界配点法,导出内边界条件精确满足,外边界条件近似满足的含多椭圆孔及裂纹群有限大板在任意载荷作用下的应力场、位移场的级数解,建立了任意多椭圆孔及裂纹群有限大板应力强度因子的有效分析方法,讨论了各参数对裂尖应力强度因子及孔边应力集中的影响．数值结果表明,该方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等优点,有利于全面系统地研究各参数对结构断裂性能的影响．     

正交各向异性平面断裂问题应力强度因子的边界元解法

本文研究单向复合材料或正交各向异性体平面断裂问题,构造了一个1/4节点混合参数应力奇异边界元,综合运用该元素与1/4节点等参边界元,提出了求解应力强度因子的混合边界元解法,用所述方法计算了含中心裂纹无限大与有限大正交各向异性板的应力强度因子,算例表明,本文所述方法不仅计算精度高,而且适应性强,便于工程应用。     

功能梯度压电/压磁双材料的周期界面裂纹问题

研究反平面载荷作用下压电/压磁双材料的周期界面裂纹问题,压电/压磁双材料由有限厚度的功能梯度压电层和功能梯度压磁层粘结而成.为便于分析,假设压电层和压磁层的材料性质沿着裂纹的法线方向呈指数变化,基于分离变量和Hilbert核奇异积分方程方法,获得应力强度因子的数值解.数值算例讨论层厚、周期带长度、梯度参数以及材料参数变动等对应力强度因子的影响.结果发现层厚以及裂纹间距的增大会降低裂纹尖端应力强度因子,梯度参数的改变对应力强度因子也有显著的影响.材料参数变动的讨论发现弹性参数的变动对应力强度因子影响最大,其次为电参数,磁参数的变动对应力强度因子影响最小.     

齿轮参数对三维裂纹应力强度因子影响的研究

建立了齿轮三维精确三齿模型,结合线弹性疲劳力学和边界元方法,运用专业断裂分析软件FRANC3D对齿轮齿根裂纹进行了数值分析,模拟求解了齿根椭圆形裂纹的裂尖三种类型的应力强度因子,并且探讨了三种应力强度因子随载荷、裂纹长度、模数、齿数、变位系数、裂纹角度等齿轮参数的变化规律。结果表明:I型、II型应力强度因子的数值在裂纹前缘呈近似于抛物线分布,而III型应力强度因子的数值在裂纹前缘呈近似于正弦曲线分布;应力强度因子随齿面载荷的变化呈线性规律;模数对裂纹两端的II型应力强度因子、裂纹中间的I型和III型应力强度因子影响较小,基本不变;齿数对应力强度因子影响较小,其在不同齿数下的最大差值仅为187 N.m-3/2;变位系数对其影响基本也呈线性变化;裂纹发生角度为60°时,I型应力强度因子比其它角度下的值都要大,因此应尽量避免产生此角度下的裂纹。本文研究为齿轮的断裂分析和寿命预测奠定了一定的基础。     

非均匀复合材料的动态热弹性断裂力学分析

对非均匀复合材料的动态热弹性断裂力学问题进行了研究,假设材料参数沿厚度方向为变化的,沿该方向将复合材料划分为许多单层,取每一单层材料参数为常数,应用Fourier变换法,在Laplace域内推导出了控制问题的奇异积分方程组,给出了热应力强度因子的表达式,然后利用Laplace数值反演,得出了裂纹尖端的动态应力强度因子．本文的方法具有以下特点：（1）多个垂直于厚度方向的裂纹,（2）材料可以为正交各向异性：（3）考虑了惯性效应．作为算例,研究了带有两个裂纹的功能梯度结构,分析了材料参数的变化对应力强度因子的影响．     

裂纹面受荷载作用的应力强度因子的计算

基于比例边界有限元法计算了裂纹面有荷载作用情况下裂纹尖端的应力强度因子,给出了有限介质裂纹面作用荷载的比例边界有限元方程的基本求解过程.对于随径向坐标任意变化的一类面荷载的积分能够显式计算,不需要引入额外的近似;并将计算结果与解析解和数值结果进行对比,结果表明比例边界有限元法在计算裂纹面作用荷载时的应力强度因子是有效且精确的.此外,该方法可方便地处理各向异性材料裂纹问题,本文给出了正交各向异性矩形盘裂纹面受均布荷载情况的应力强度因子.     

含中心裂纹正交各向异性有限大板的反平面剪切问题

本文采用边界配置方法计算了含中心裂纹正交各向异性有限大板问题的应力强度因子。在其特例——材料各向同性情形,本文结果与[2]采用Fourier变换方法所得结果一致;同时,本文给出了不同材料参数和裂纹长度情形的计算结果。     

压电体中裂纹与孤立电偶极子的相互作用

研究压电体裂纹与电偶极子的相互作用,得到问题的闭合解,包括应力-电位移场,裂纹张开位移和电势差,以及裂尖应力强度因子,结果表明,电偶极子的方向对裂纹场的影响可由压电体各向异性方向函数表示;当电偶极子位于裂尖附近时,在原点取在裂尖的局部极坐标系中电偶极子位置的极角对裂尖场的影响可由各向异性方向函数表示,电偶极子引起的裂尖应力强度因子与其距裂尖的距离的-3/2次幂成正比。     

内部压力作用下无限大板中三角孔-边裂纹应力强度因子研究

利用已有文献中的杂交位移不连续边界元法,重点研究了内部压力作用下无限大板中三角孔-边裂纹问题;通过改变孔的几何参数,分析了孔的几何参数对应力强度因子的影响。结果表明:孔对源于其裂纹的应力强度因子具有屏蔽影响和放大影响;当尺寸参数ad ≥adc(adc为某一定值)时,三角孔对源于其裂纹的应力强度因子具有屏蔽影响,并且三角孔尺寸越接近裂纹尺寸,这种屏蔽影响越强烈;当参数 ad≤adc时,三角孔对源于其裂纹的应力强度因子具有放大影响,并且在参数 ad=adm(adm为某一定值)处,这种放大影响达到最大。本文所得结果在工程上具有重要意义。     

任意多椭圆孔多裂纹无限大板的应力强度因子与M积分

基于弹性力学中平面问题的复势方法,应用保角映射技术,以Faber级数为工具,导出含任意多椭圆孔及裂纹群无限大板在任意载荷作用下其应力场和位移场的级数解,并在此基础上计算了任意多裂纹板的应力强度因子和M积分,数值结果表明,该方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等解析法特有的优点。通过算例分析了不同裂纹倾角时M积分值随载荷方向的变化关系,并讨论了裂纹长度、裂纹间距及裂纹倾角等参数对应力强度因子的影响规律,获得了一些重要结论.     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆孔或裂纹的正交异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致．     

Stress wave fields in plates weakened by curvilinear holes with edge cracks

The dynamic fracture of plates weakened by holes with edge cracks and subjected to impulsive loading is studied using the dynamic photoelastic method. The time dependences of the stress intensity factors and the crack growth rate are examined for three models of plates with circular holes and edge cracks __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 42, No. 2, pp. 79–84, February 2006.     

Thermostressed State of an Anisotropic Plate with Holes and Cracks

The thermoelastic problem for an infinite multiply connected anisotropic plate with holes and cracks in a linear heat flow is solved. The stress distribution and the stress intensity factors on heat-insulated boundaries are analyzed numerically __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 9, pp. 127–136, September 2005.     

Solution of nonstationary problems in the mechanics of anisotropic bodies by the method of dynamic photoelasticity

The results obtained in developing and applying the method of dynamic photoelasticity to two-dimensional problems in the mechanics of anisotropic bodies are reviewed. The theory behind the method and its engineering implementation are described. The capabilities of the method are illustrated by solving specific nonstationary problems: dynamic stress concentration, diffraction of longitudinal and transverse waves by free and reinforced holes, dynamic fracture of orthotropic plates with holes and cracks under impulsive and explosive loads     

SINGULAR SOLUTIONS OF ANISOTROPIC PLATE WITH AN ELLIPTICAL HOLE OR A CRACK

In the present paper, closed form singular solutions for an infinite anisotropic plate with an elliptic hole or crack are derived based on the Stroh-type formalism for the general anisotropic plate. With the solutions, the hoop stresses and hoop moments around the elliptic hole as well as the stress intensity factors at the crack tip under concentrated in-plane stresses and bending moments are obtained. The singular solutions can be used for approximate analysis of an anisotropic plate weakened by a hole or a crack under concentrated forces and moments.They can also be used as fundamental solutions of boundary integral equations in BEM analysis for anisotropic plates with holes or cracks under general force and boundary conditions.     

Delamination crack originating from transverse cracking in cross-ply composite laminates under extension

Based upon the Stroh formalism for anisotropic elastic materials and upon the method of eigenfunction expansion, the stress redistribution due to delamination cracks originating from transverse cracking is examined from [90/0], and [0/90], laminates under extension. The structure of the solution, in the form of a series expansion, is determined from the eigenvalue equation resulting from appropriate near-field conditions. To complete the solution, use is made of a boundary collocation technique in conjunction with the eigenfunction series that includes a large number of terms, enough to represent the elastic state throughout the appropriate domain concerned. The fracture mechanics parameters, such as stress intensity factors and energy release rates, are calculated and the major characteristics of stress distribution are discussed. The stability of delamination cracks is examined for varying ratios of ply thickness in terms of the energy release rate.     

任意多孔多裂纹板的裂纹闭合接触分析

基于摩擦接触问题的数学规划解法，采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，建立了含多椭圆孔及裂纹群有限大各向异性板，在任意载荷作用下裂纹闭合或局部闭合问题的有效分析方法。通过在可能闭合的裂纹边界引入互补变量函数并将其展成Fourier级数形式，以Faber级数为工具，应用保角映射技术和最小二乘边界配点法，导出无卸载情况下裂纹面摩擦接触的线性互补模型，并通过算例验证了方法的有效性。数值结果表明，由于采用级数解描述板应力场和位移场，该方法具有较高的计算精度和效率，便于研究裂纹闭合对应力强度因子等断裂参数的影响。     

集中力作用下含尖孔无限域的反平面剪切问题

论文采用了一种新的方法求解含孔元发域的反平面剪切问题，以闭合形式导出了在集中力作用下，孔口尖点的应力强度因子表达式。同时，给出了对称翼状尖孔、内摆线状尖孔、震状尖孔及圆孔径向边裂纹的应力强度因子，其结果在理论上和应用中都具有重要的意义。