厚壁圆筒多裂纹的应力强度因子

本文用有限单元法研究化工容器、军械的枪炮管等厚壁圆筒存在多条裂纹情况下的应力强度因子。由于裂纹数及其排列有很大的随机性,因此,我们只研究了裂纹数n=2、4、8、16、36五种对称的内缘裂纹。得到了多裂纹的应力强度因子与裂纹数、壁厚比的函数关系。从而分析了多裂纹应力强度因子的一些性质。     

直接增强自然单元法计算应力强度因子

自然单元法是一种新兴的无网格数值计算方法,但应用于裂纹问题计算时,其近似函数并不能准确反映裂纹尖端渐进应力场的奇异性,为获得足够的计算精度,需要在缝尖附近增大结点的布置密度。针对裂纹问题提出一种增强的自然单元法,将缝尖渐近位移场函数嵌入到自然单元法近似函数中,给出了增强试函数的构造方法,推导了总体刚度矩阵和荷载列阵的相关列式。应力强度因子可以作为附加未知量直接算得,也可用J积分或相互作用能量积分方法进行计算,对增强区域的选择和影响进行了分析。算例结果表明,基于增强自然单元法采用围线积分方法计算应力强度因子具有很高的精度,但直接以附加结点自由度形式计算则精度有所降低。     

温度场下厚壁圆筒多裂纹的应力强度因子K_1

本文用J积分法研究厚壁圆筒的热应力多裂纹问题,并与位移法、应力法比较,其结果是满意的.作者编制的程序还可用于机械力和温度场下其他平面问题中的应力强度因子的计算.     

残余应力下厚壁筒表面裂纹的应力强度因子计算

本文首先介绍了边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了在残余应力下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大不随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计,制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

圆筒外壁双边裂纹扭转问题的应力强度因子计算

本文提出了一组应力函数,用边界配置法计算了含外壁双边裂纹的扭转圆筒的扭转刚度和Ⅲ型应力强度因子.当内孔很小时,计算结果与含双边裂纹扭转圆轴的已知解一致.同时,本文给出了不同几何尺寸下圆筒扭转的计算结果.所用力法可以用于含外壁双边裂纹的不同形状简类结构的扭转问题.     

用自然三角形单元计算应力强度因子

用有限元法计算应力强度因子的各种奇异元中,由八节点或十二节点的四边形等参数单元所派生的奇异元最为简单,因为这种单元就是原有的等参数单元,无须程序变动,只要适当地改变裂纹顶点单元的边中点的坐标,就可使应变具有γ~(-1/2)的奇异性。这种单元是协调单元,满足收敛准则,当有人提出过渡单元概念以后,使计算结果更为精确,因此,这种单元是工程中广泛应用的一种计算应力强度因子的奇异元。与四边形等参数单元相应的一族单元是自然三角形单元。下面证明六节点的二次三角形单元和十节点的三次三角形单元,尽管它们的形状函数与上述四边形二次和三次单元通过一边收缩成一点而成的三角形单元的形状函数不同,但通过边上点取与上述等参数单元相同的位置,也可得到角点的应变具有γ~(-1/2)的奇异性。不同的是,对于六节点     

自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

本文提供了自增强厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析的方法和公式,自增强残余应力用符合厚壁筒用钢具有强化和包辛格效应实际性能推得的公式进行计算,残余应力对应的应力强度因子的计算采用了有限元法,得到了工作内压与自增强残余应力共同作用下的厚壁筒应力强度因子公式,通过实验测定了厚壁筒用钢的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率等性能。     

圆筒内壁轴向裂纹的权函数和应力强度因子

圆简内壁轴向裂纹的应力强度因子是对压力容器、管道和旋转体等重要部件进行断裂分析的关键参量.以往求解这类问题的方法,主要是修正的保角变换一配位法和奇异积分方程法.这些方法一般都要作复杂的推导和计算,工作量大,而且对于多变的受载情况的适应能力差.权函数法为解决上述困难提供了一个较为理想的手段,但早期的权函数解一般都不是以解析形式出现的,因此难以推广使用.本文根据作者在文[4]中     

三维裂纹体应力强度因子的计算

本文采用塌缩三棱柱形奇异单元的位移计算应力强度因子，给出了一个新的全三维外推公式，它是Ｃｈｅｎ和Ｋｕａｎｇ公式〔１３〕的全三维推广，特例证明，它的精度比Ｉｎ－ｇｒａｆｆｅａ和Ｍａｎｕ的公式〔８〕高一阶。数值计算表明，结果稳定和对单元尺寸改变不敏感     

应用半权函数法计算界面裂纹的应力强度因子

应用半权函数法求解双材料界面裂纹的应力强度因子，得到以半权函数对参考位移与应力加权积分的形式表示的应力强度因子。针对特征值为复数λ的双材料界面裂纹裂尖应力和位移场，设置与之对应特征值为-λ的位移函数，即半权函数。半权函数的应力函数满足平衡方程，应力应变关系，界面的连续条件以及在裂纹面上面力为0；半权函数与裂纹体的几何尺寸无关，对边界条件没有要求。由功的互等定理得到应力强度因子KⅠ和KⅡ的积分形式表达式。本文计算了多种情况下界面裂纹应力强度因子的算例，与文献结果符合得很好。由于裂尖应力的振荡奇异性已经在积分中避免，只需考虑绕裂尖远场的任意路径上位移和应力，即使采用该路径上较粗糙的参考解也可以得到较精确的结果。     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中，例如在残余应力场中，裂纹前缘应力强度因子（ＳＩＦ）分布的工程实用计算法——基本模式法。本文先通过高自由度的三维有限元分析，给出接头和裂纹几何参数Ｔ１／Ｔ、ａ／Ｔ、ａ／ｃ一系列组合的基本几何模型（文中给出２７种）在选定的基本应力模式（本文给出８种）作用下，沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布，并形成一个数据库。利用这些基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半随圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布。在本方法中，可以考虑角接接头板厚比Ｔ１／Ｔ对ＳＩＦ分布的影响。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展行为及寿命计算问题。     

计算平面问题应力强度因子的任意高阶奇应变有限单元

W.K.Wilson提出的高阶奇应变圆单元(SSC)把有限单元法和裂纹尖端附近的线弹性解析解结合起来,能有效地计算应力强度因子K_Ⅰ或K_Ⅱ。A.Holston Jr.进一步把对称和反对称位移叠加起来,用以计算复合型应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。但他们在对称和反对称的位移函数中最多只取到4项。胡海昌建议取更多的项,以便把圆单元的半径     

厚壁圆筒内壁半椭圆形多裂缝应力强度因子的研究

通过受内压壁圆筒内表面环向均布与非均布多个纵向半椭圆形裂缝大量的三维光弹性实验,测量了其应力场和“应力强度因子”（ＳＩＦ）,得到了它们的变化规律,研究了使ＳＩＦ变化的“载荷松弛”现象的机理,发现了在有裂缝的应力场中“附加弯矩”的出现是“载荷松弛”现象的本质,建立了无因次“附加弯矩”和“载荷松因子”（ＬＲＦ）的表达式,利用ＬＲＦ概念和实验结果以及有关学者的结果建立了相对分布两面描绘了它们的变化规律,     

有限弹性板共线裂纹群的应力强度因子

本文利用复变函数方法,研究有限弹性板一直线裂纹群的问题,根据边界上的应力或者位移,通过边界配置法来决定复应力函数中的未知系数,这样,复应力函数即被确定,从而也就获得了应力强度因子。最后,求得裂纹数N=2～20的应力强度因子(见图5和图6)。本文把N=2的结果同寺田等人[4]的结果进行了比较,两者相差在6％以内。     

用边界配置法计算正交各向异性材料单边裂纹试件的应力强度因子

随着复合材料日益广泛的应用,其断裂问题的研究亦受到重视,本文将复合材料视为均匀各向异性材料,从而采用各向异性平面弹性理论来处理复合材料的二维断裂问题.1.带单边裂纹的各向异性板的应力和位移分布根据各向异性平面弹性理论,当复参数(其大小将表征物体偏离各向同性的程度)为     

拉伸时中心开裂有限板条裂纹端应力强度因子的计算方法

以Muskhelishvili关于平面弹性力学解析函数解法和Hilbert边值问题解法为基础,文中通过解析函数(?)(z)和ω(z),给出一种位移-合力-应力模式.这种模式适用     

数值积分法求解厚壁筒的动态应力强度因子

用数值积分法求解了厚壁筒表面裂纹的动态应力强度因子，其结果与有限元的计算结果作了比较，表明该方法简单有效，对工程应用极有参考价值