三维无限接合体双材料多界面裂纹的超奇异微积分方程法

利用有限部积分的概念,导出了三维无限接合体中多个界面裂纹,在任意载荷作用下的超奇异微积分方程组.数值分析中,未知的位移间断采用基本分布函数和多项式乘积的形式来近似,其中基本分布函数是根据界而裂纹应力的振荡奇异性来选取的.作为典型算例,研究了存在两个矩形界面裂纹时,裂纹之间距离、裂纹形状及双材料弹性常数对应力强度因子的影响.计算表明,应力强度因子随裂纹间的距离的增大而减小.     

双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹应力强度因子分析

基于体积力法,研究了双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹的应力强度因子问题．在数值计算中,未知的体积力密度采用基本密度函数和多项式乘积的形式来近似,其中基本密度函数是根据界面裂纹应力的振荡奇异性来选取的．计算结果表明,基于本算法得到的数值结果其收敛精度和计算误差都是令人满意的．算例中,给出了应力强度因子随矩形形状及双材料参数的变化规律．     

三种不同材料拚接平面的周期裂纹问题

本文讨论了三种不同材料拚接平面的周期裂纹问题,把问题化为解析函数的某种边值问题,并进一步化为某正则型的奇异积分方程。再采用分拆函数的方法,给出了周期直裂纹情况的封闭形式解。且导出了应力强度因子的计算公式。     

热载荷作用下平面裂纹问题的奇异积分方程与边界无法

从边界积分方程出发,导出了二维裂纹体热传导问题及热弹性问题的积分方程组,继而使用奇异积分方程与边界元相结合的方法,为其建立了相应的数值求解方法。此外,利用奇异积分方程的主部分析法,严格地证明了裂纹尖端温度梯度场的1/√r 奇异性,并且给出了奇性温度梯度场的精确解。最后。对一些典型例子,做了数值计算。     

具有双裂纹的弹性复合材料板承受剪切冲击时的动应力强度因子

本文研究了两个材半限弹性的接合面附近存在与接合面平行的双裂纹，并承受剪切冲击时的瞬态应力，运用付里叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）和拉普拉斯（Ｌａｐｌａｃｅ）变换，将问题归结为求解二元积分方程，求解时将裂纹所在面上，下的位移差展成级数，并让其自动满足裂纹面外的位移差为零的条件，利用裂纹面上的边界条件和施密特（Ｓｃｈｍｉｄｔ）方法求解级数中的待定系数，在拉普拉斯像空间中，求得动应力强度因子，并将其数值地逆变换至     

利用Schmidt方法研究压电材料Ⅰ-型界面裂纹问题

在一定的假设条件下,即不考虑界面裂纹尖端处裂纹面的相互叠入现象,研究了压电材料Ⅰ-型界面裂纹问题．利用Fourier变换使问题的求解转换为求解两对对偶积分方程．进而把裂纹表面位移差展开成Jacobi多项式形式来求解对偶积分方程．结果表明裂纹尖端应力场和电位移场的奇异性与均匀材料裂纹问题的奇异性相同．当上下半平面材料相同时,解可以退化而得到其精确解．     

采用新方法研究加层压电材料中平行界面共线双裂纹的断裂问题

利用新的方法(Schmidt方法)研究加层压电材料中含共线并与材料界面平行的双裂纹在稳态弹性波作用下的动态问题,经富立叶变换使问题的求解转换为求解两对三重对偶积分方程.这些方程可以采用Schmidt方法来求解,这个方法不同与以前求解所利用的方法.结果表明应力强度因子不仅与裂纹的几何尺寸、入射波频率、加层厚度有关,而且与材料性质有关.     

反平面集中力作用下不同材料界面共线裂纹问题

本文研究在反平面集中力作用下,不同弹性材料界面上的共线裂纹问题.运用复变函数的解析延拓方法并结合对奇性主部的分析,获得了一般解;求出了几种典型情况的封闭解;算出了应力强度因子.本文解答的若干特殊情形,与前人成果吻合.通过比较,我们发现,在局部对称加载下,本文结果与同种材料的相应解答完全相同.     

正交异性双材料Ⅱ型界面裂纹问题研究

探讨正交异性双材料Ⅱ型界面裂纹问题,给出了它的力学模型.将控制方程化为广义重调和方程,借助复变函数方法推出了含两个应力奇异指数的应力函数.基于边界条件得到了两个八元非齐次线性方程组.求解该方程组,在双材料工程参数满足适当的条件下确定了两个实应力奇异指数.根据极限的唯一性定理推出了应力强度因子的公式和裂纹尖端应力场的理论解.作为特例,当两种正交异性材料相同时,可以推出正交异性单材料Ⅱ型断裂的已有结果.     

各向异性材料动态裂纹扩展特性和动态应力强度因子

基于各向异性材料力学,研究了无限大各向异性材料中Ⅲ型裂纹的动态扩展问题．裂纹尖端的应力和位移被表示为解析函数的形式,解析函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由边界条件确定．确定了Ⅲ型裂纹的动态应力强度因子的表达式,得到了裂纹尖端的应力分量、应变分量和位移分量．裂纹扩展特性由裂纹扩展速度M和参数alpha反映,裂纹扩展越快,裂纹尖端的应力分量和位移分量越大;参数alpha对裂纹尖端的应力分量和位移分量有重要影响．     

小范围屈服时的应力强度因子

对于实际金属材料,裂纹前端总是存在一个或大或小的塑性区.对于小范围屈服,线弹性断裂力学分析仍适用,但必须对塑性区的影响作修正.传统的修正方法(以下简称lrwin法)[1,2],是引入有效裂纹长度的概念,即认为由于塑性区的存在,实际裂纹长度必有所增加,如取裂纹长度等于有效裂纹长度2(a+r_y),其中2a为裂纹的原长,2r_y为裂纹的增长量,则可不必考虑塑性区的存在,仍按线弹性断裂力学处理.本文则认为:由于塑性区的存在,实际的裂纹长度和外加应力均会增大.即是说,应力强度因子中的两个参量a及σ₁(外加应力)值均将改变.文中指出,按本文方法确定的应力强度因子式(3.2),较通用公式(3.4)更接近于Duffy[4]的符合实验结果的经验公式(3.6).     

用时域边界元法分析半圆表面裂纹的动态应力强度因子

发展了时域边界元法在分析三维裂纹的动态应力强度因子(DSIF)方面的应用,采用了等参单元及其奇性元很好地模拟了三维裂纹应力场奇异性,首次用时域边界元法位移方程计算了半圆表面裂纹的DSIF。提出并讨论了时间步长的选取方案。自编了时域边界元法动态分析程序,几个算例说明了时域边界元法在三维动态断裂问题中可以得到很好的精度。     

爆炸荷载作用下地下复合结构动力分析

在地下抗爆结构的合理选型中,为了改善结构截面的受力状态,使截面各部位的材料强度得到充分的发挥,提出了复合结构的研究方法;采用微段隔离体分析的方法,给出了复合结构的平衡方程、约束方程和变形协调方程,利用广义功的概念直接引入物理意义明确的Lagrange乘子,应用变分方法证明了所构造的广义泛函的正确性．通过算例提出了复合结构截面合理的刚度匹配关系．     

法向荷载作用下椭圆孔不等边裂纹的应力强度因子

采用复变函数方法,研究了在法向均布荷载作用下,含两个不等边裂纹椭圆孔的无限大板平面问题,得到了裂纹尖端的应力强度因子的解析解.并通过有限元软件计算了应力强度因子的数值解,与解析解进行对比,吻合较好.另外,研究了随着裂纹和椭圆孔尺寸变化时应力强度因子的变化规律.可以看出应力强度因子随椭圆孔的长短半轴之比和裂纹长度的增大而增大.     

颗粒增强复合材料相界面的动态应力分析

针对硬微粒填充高聚物复合材料因相界面脱粘开裂生成微孔洞的微损伤成核机制,取材料的代表体积单元进行动力分析,通过对粘弹性基体本构关系作Laplace变换建立了基本方程,并引入Hankel变换,得到了球对称动荷载作用下相界面应力变化规律的解析解,据此分析了惯性效应和粘性效应对界面脱粘的影响。     

椭圆孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用复变函数和Green函数方法求解具有任意有限长度的椭圆孔边上的径向裂纹对SH波的散射和裂纹尖端处的动应力强度因子．取含有半椭圆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的位移解作为Green函数,采用裂纹“切割”方法,并根据连续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．讨论了孔洞的存在对动应力强度因子的影响．