幂硬化材料Ⅲ型裂纹问题的塑性区修正

在工程实际中大量韧性较好的中低强度钢材的广泛应用,高温环境引起材料的蠕变以及构件工艺历史等原因引起的残余应变,使得构件中存在有塑性变形.在此情况下,对于含裂纹构件的线弹性断裂分析理论已受到了限制,因此,必须用弹塑性力学的分析方法来描述裂纹的启裂和扩展规律。在一般情况下,对于含裂纹构件的弹塑性分析在数学上求解是复杂的。人 ...     

应力强度因子K_Ⅰ的光弹性测定法

断裂力学研究有裂纹构件的强度。因此,必须研究裂纹尖端附近的应力场。对于线弹性材料,裂纹尖端附近的应力场主要由应力强度因子所控制。当应力强度因子K_I到达临界值——材料的断裂韧度K_(Ic)时,裂纹就迅速扩展,构件发生脆性破坏。所以,应力强度因子是线弹性断裂力学中的一个主要参数,确定任意构件的应力强度因子也就成为断     

基于混凝土裂纹数字图像的有限元网格生成

通过结合数字图像处理技术、边界矢量化技术与有限元网格自动生成技术,提出了基于数字图像的混凝土构件裂纹有限元分析方法。本文以混凝土裂纹为研究对象,先采用Canny算子提取裂纹边缘,对中断的边缘和伪边缘利用顺序边缘连接算法进行连接和剔除;然后,通过矢量化技术将裂纹边界拟合成小线段;最后在矢量化边界的基础上,利用自动生成技术生成裂纹结构的有限元网格,实现对裂纹区域受力情况的分析。实验结果表明:本文提出的方法可实现混凝土结构裂纹的图像监测与力学分析的一体化,能够大幅提高现役结构的评估速度和效率。     

疲劳裂纹扩展门槛值的研究进展

Ⅰ.引言 大量的研究和疲劳裂纹扩展的试验表明,对于存在一定尺寸裂纹及缺陷的材料或构件,只有当裂纹尖端的应力强度因子达到或超过某一值时,裂纹才会在交变应力的作用下扩展。当裂纹尖端的应力强度因子小于这一值时,裂纹在交变应力作用下不发生扩展。这个应力强度因子值,就是界限应力强度因予幅值△K_(th),在疲劳研究中称为裂纹扩展的门槛值。 门槛值△K_(th)和疲劳裂纹扩展速率da/dN一样,是反映带裂纹或缺陷构件抗疲劳性能的     

含双裂纹圆截面悬臂梁的损伤识别研究

裂纹的萌生和扩展直接影响构件的振动响应,对构件的安全可靠性具有重要影响.本文以圆截面悬臂梁为对象,结合转角模态振型和模态频率等高线,研究了一种双裂纹识别技术.首先,基于应力强度因子和卡氏定理推导了无裂纹梁单元和含裂纹梁单元的刚度矩阵;在此基础上,建立了含裂纹圆截面悬臂梁的有限元动力学方程;然后,结合裂纹对梁转角模态振型和模态频率的影响,提出了双裂纹识别策略.最后,通过算例讨论了双裂纹识别策略的可行性.结果表明,圆截面悬臂梁的模态转角在裂纹位置出现突变,裂纹深度越大转角突变值越大;将识别出的裂纹位置作为已知参数,通过模态频率等高线法,可以准确地识别出双裂纹的深度.     

高温断裂力学的研究进展及其应用

在石油化工、化工和电力工业中，高温下服役的构件发生断裂失效事故常有报道。失效分析表明高温构件的失效与构件中存在的裂纹状缺陷有直接的关系，而且多数由蠕变裂纹的扩展引起的失效。     

钢筋混凝土构件试验的动态数值模拟方法

本文提供由计算机图形仿真系统构成的模拟试验环境．其主要特色是：１．采用裂纹扩展的分形弯折模型描述裂纹的动态扩展，裂纹位置采用随机处理技术，使单元裂纹更接近实际；２．采用动画显示技术，模拟钢筋混凝土构件从开始加载到变形破坏的试验全过程；３．用户可以根据需要选取任意截面，显示该截面的应力应变曲线．     

确定裂纹尖塑性区的神经网络方法

通过构造反向传播神经网络，对裂纹尖端的应力场进行学习，进而实现对裂纹尖端应力场函数的逼近。经过学习的网格具有相当的联想、记忆能力和一定的稳定性，并且可以快速、准确地计算实际情况中带裂纹构件的裂纹尖端应力场，确定裂纹尖端的塑性区。便于分析带裂纹构件裂纹的扩展。     

天然气管道止裂构件的分析和设计

在钢制天然气输送管道上，经常应用机械止裂构件来防止可能发生的裂纹迅速扩展事故，这些止裂构件的作用是减小管壁开裂后的张开变形，降低裂纹驱动力的峰值，其结果使止裂可能发生，这被认为是在不能阻止裂纹起裂的情况下，防止裂纹扩展灾难性破坏的第二道防线，基于流体／结构／断裂耦合计算程序ＰＦＲＡＣ，该文发展了分析这些止裂构件的方法，推导含平面初曲率三维曲梁的动力学有限元模拟并结合入ＰＦＲＡＣ程序之中，用来模拟这     

基于小裂纹理论的疲劳设计方法研究

根据ETS理论,引入小裂纹的特征尺寸0a,对从缺口根部萌生的小裂纹扩展机理进行研究,并将小裂纹理论与疲劳设计理念相结合,进一步提高了构件的安全性.结果表明:基于小裂纹理论分析缺口构件的疲劳性能时,可通过缺口几何尺寸、外荷载、材料疲劳极限、裂纹扩展门槛值等参数来确定缺口敏感系数q的值,这种方法与目前常用的利用经验公式计算q的方法相比具有明显优势;设计中恰当地考虑小裂纹行为,能够计算出构件对无法检测的小裂纹的容许应力,这对结构的安全性分析是十分有利的;将环境影响下的裂纹问题等效为疲劳小裂纹问题,有利于从力学角度对其进行分析.     

表面缺陷引发裂纹的疲劳寿命公式

前言构件表面往往存在各种宏观缺陷如压痕、划伤、蚀坑和焊接缺陷等.飞机在作战中会受到弹片的击伤,导弹操作使用中常遇到划伤.这些缺陷处存在应力集中,在交变载荷作用下将引发出疲劳裂纹.构件的疲劳寿命就等于宏观缺陷形成裂纹的寿命 N,加上裂纹扩展到临界尺寸时的寿命 N_f.因此,用断裂力学研究带表面缺陷的构件的使用寿命时,必须解决表面 ...     

带裂纹板单向拉伸极限承载力有限元研究

一般金属材料的板式构件,在其使用的过程中有时会出现裂纹,而构件出现裂纹后的承载力问题是人们比较关心的.由于金属材料一般为韧性材料,在极限承载力计算中有两种模型,一种是弹塑性屈服模型,一种是弹塑性断裂力学模型.本文利用通用软件分别采用弹塑性和基于扩展有限元的裂纹扩展分析模型对单向拉伸的带裂纹板进行数值模拟,并将数值模拟的极限承载力与试验结果进行比较;结果表明,裂纹扩展分析模型计算出的极限承载力与实验结果更吻合;在此基础上,本文对裂纹角度不同的单向拉伸带裂纹板进行分析,得到其极限承载力跟裂纹与拉伸方向夹角的关系,其趋势与理论分析结果吻合.     

平行于裂纹方向的载荷对于疲劳裂纹扩展速率的影响

1. 引言断裂力学在疲劳裂纹扩展的研究中得到了成功的应用。但是,现有的疲劳裂纹扩展数据大都是从单向加载的试件上得到的。而实际构件通常处于双向载荷或多向载荷的状态下。在对构件作寿命估计时,双向载荷对于疲劳裂纹扩展速率的影响是一个必须要考虑的因素。在1966年Christensen等曾指出,实验表明在双向载荷下疲劳裂纹扩展速率为单向载荷时的三倍,但它只给出了实验结果的示意图。后来有限的一些实验数据得出各不相同的结论。大部分试验结果表明,平行于裂纹方向的载荷对于裂纹扩展的影响很小。也有数据表明它会加快或减慢裂纹扩展。     

带凸缘弯曲梁应力集中区内表面裂纹应力强度因子的研究

用三维光弹性冻结应力实验技术与修正的多点超定法相结合研究了带凸缘弯曲梁应力集中区内表面裂纹的应力强度因子。分析了不同过渡圆弧的应力集中对两种表面裂纹(半圆形表面裂纹与前缘直线表面裂纹)的影响。用实验方法得到了应力强度因子放大系数的数值.结果表明,应力集中对浅裂纹的影响是更大的,是不可忽视的,但放大系数随表面裂纹的几何形状变化很小。这些对管节点的断裂力学评估提供了有价值的实验依据.     

裂纹面摩擦接触引起的断裂韧性增长的研究

采用弹黏塑性的材料本构关系, 建立了压、剪混合型裂纹常速准静 态扩展的力学模型, 求得了裂纹面摩擦接触条件下裂纹尖端场的数值解, 并基于数 值结果讨论了扩展裂纹的摩擦效应. 计算和分析表明, 裂纹面的摩擦效应主要表现 在两个方面. 第一方面是摩擦会导致裂纹尖端区材料的断裂韧性增高, 并且裂纹面间的摩擦作用越强, 增韧效果越显著. 摩擦增韧的机制可以解释为裂纹 面间的摩擦作用导致裂纹尖端塑性区尺寸变大, 使裂纹尖端场的塑性变形能增加, 从而使得裂纹尖端区材料增韧. 摩擦生热并不是导致材料断裂韧性增长的根本机制. 第二方面是摩擦会导致``断裂延缓'. 利用裂纹面的摩擦来提高构件的承载能力和延长构件的服役寿命具有较大的工程实用价值.     

含中心裂纹铝合金薄板裂纹稳态扩展的实验研究

一、引言对于韧性材料的含裂纹构件,通常是在大范围屈服情况下断裂的,所以必须建立弹塑性断裂理论来进行研究。用J积分判据J_(1c)或临界裂纹顶端张开位移δ_(cr)来衡量韧性材料的断裂韧性,在工程上具有实用意义。但是J_(1c)和δ_(cr)都是用来确定裂纹的初始起裂,而起裂后的裂纹稳态扩展现象很重要,特别对于硬化材料的金属薄壁构件更为明显,在裂纹缓慢稳态扩展的过程中,必须继续增加载荷,直到裂纹失稳扩展,因此要合理地确定含裂纹薄壁结构的承载能力,就需要研究裂纹稳态扩展过程。Feddersen在研究平面应力断裂问题中,用铝合金中心裂纹板试件做了大量实验,对工程设计提供了有用的分析方法,但是对于裂纹的稳态扩展过程只做了定性描述,没     

疲劳裂纹荷载门槛值的一种光测方法

针对工程构件的疲劳纹扩展问题，从具有初始裂纹ａａ的构件裂尖应变状态着手进行实验分析，提出一种光弹塑性模型实验方法，用以再现金属构件上疲劳裂纹开裂初始时刻的应务分布状态，通过控制裂纹尖塑性区直径Ｒｔｈ的大小，可确定原型与模型的材料相似关系，进而使用该相似关系，确定带有初始裂纹ａ０的工程构件的荷载门槛值。     

一种预制疲劳裂纹的简易装置

为了模拟构件中的尖锐裂纹,断裂力学的试件均需预制疲劳裂纹。常用的预制疲劳裂纹的设备是高频疲劳试验机,但此设备价格昂贵,非一般中小型材料试验室所能拥有。研究一种简易实用的预制疲劳裂纹的装置对于断裂力学     

一种预制疲劳裂纹的简易装置

为了模拟构件中的尖锐裂纹,断裂力学的试件均需预制疲劳裂纹。常用的预制疲劳裂纹的设备是高频疲劳试验机,但此设备价格昂贵,非一般中小型材料试验室所能拥有。研究一种简易实用的预制疲劳裂纹的装置对于断裂力学 ...     

复合材料构件损伤类型识别的一种方法

复合材料构件在使用过程中会产生脱层、内部裂纹、裂缝等损伤，这些损伤会引起构件动态特性的变化。本文提出了通过测取构件的动态特性，结合波形分析和模式识别技术进行复合材料损伤检测和损伤类型识别的方法。在比较了飞机环境噪声信号和周期脉冲信号的优缺点的基础上，提出使用周期脉冲信号作为构件的激振信号，来进行构件动态特性的测量。本文的研究中制作了多种类型的损伤试件，进行了实验，已发现显著特征，能够对构件的多种类型损伤进行识别