压电材料反平面裂纹自相似扩展分析

通过对耦合的波动方程和调和方程解耦,用自模拟方法研究了压电材料中反平面裂纹的自相似扩展问题.研究表明: 对反平面问题,介质内的耦合场与裂纹扩展速度有关,在裂纹尖端有r-1/2阶的奇异性; 动态应力强度因子与电位移载荷有关,与静态结论不同; 电位移强度因子与机械载荷无关, 与静态结果的表达形式一致.     

周期界面裂纹反平面问题的动态应力强度因子

在研究动载荷作用下复合材料层板结构的安全与可靠性问题以及在抗震设计中关于地层裂缝的运动等问题中,都与界面裂纹有关。本文研究了分布于两个半空间之间的周期界面裂纹在反平面剪切波作用下裂纹尖端应力强度因子的动态特性。文中利用有限 Pourier变换,将在一个周期带内的边值问题转化成求解一个带周期性奇异核的积分方程,再借助于Chebyshev 多项式求得问题的级数解,最后分析了应力场在裂纹尖端的奇异性,得到了裂纹尖端动态应力强度因子的计算公式,并通过数值计算给出了应力强度因子随入射波频率变化的特性曲线。     

两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面问题

本文研究两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面剪切问题。利用复变函数方法，提出了一般问题公式和某些实际重要问题的封闭形式解。考察了裂纹尖端附近的应力分布并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可以直接导出两种各向同性材料界面裂纹，均匀各向异性材料共线裂纹以及均匀各向同性材料共线裂纹的相应问题公式，其中包括已有的经典结果。     

两种各向异性材料界面周期裂纹的反平面问题

研究两种各向异性材料界面含周期裂纹的反平面剪切问题，运用复变函数方法，获得了封闭形式解答，并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可直接导出均匀各向异性材料共线裂纹，两种各向同性材料界面裂纹的相应问题公式。     

层状磁电复合材料界面共线裂纹平面问题分析

本文研究了面内电磁势载荷作用下双层压电压磁复合材料中共线界面裂纹问题．考虑了压电材料的导磁性质和压磁材料的介电性质,引入了界面电位移和磁感强度的连续性条件．利用Fourier 变换得到一组第二类Cauchy 型奇异积分方程．进一步导出了相应问题的应力强度因子、电位移强度因子和磁感强度强度因子的表达式,给出了应力强度因子的数值结果．结果表明电磁载荷会导致界面裂纹尖端I、II 混合型应力奇异性,同时还伴随着电位移和磁感强度的奇异性．比较了双裂纹左右端的应力强度因子,发现在面内极化方向上施加面内磁势载荷时共线裂纹内侧尖端区域的两个法向应力场发生互相干涉增强．     

正交异性复合材料界面上反平面动态自相似扩展裂纹问题的解

采用复变函数论的方法，对复合材料界面上的裂纹扩展问题进行研究。并根据任意的自相似指数的断裂动力学问题，进行自相似求解，导出解析解的一般表示。应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hil-bert问题，并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹中心受阶跃载荷，裂纹面受到瞬时脉冲载荷作用下的界面裂纹扩展问题进行求解。得到了裂纹的位移。尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理。就可以很容易的求得任意复杂问题的解。     

纤维增强复合材料圆柱型界面裂纹分析

以裂纹面上的位错函数为未知量将圆柱型界面裂纹问题化成一组奇异积分方程的求解问题．应用Ｍｕｓｋｈｅｌｉｓｈｖｉｌｉ的奇异积分方程理论，分析了圆柱型界面裂纹尖端应力场．针对裂纹尖端分别存在和不存在接触区两种情况，确定了裂纹尖端应力场的奇异性．利用数值方法计算了圆柱型界面裂纹尖端接触区尺寸对剪应力强度因子的影响．     

一类半平面焊接的界面裂纹问题

利用复变方法和解析函数边值问题的基本理论，研究一类带孔洞的两个半平面焊接的界面裂纹问题。通过适当的函数分解和消元方法，将问题转化为一类简单的Riemann边值问题，从而得到弹性体应力函数的封闭解，给出了裂纹尖端应力强度因子的一般表达式。     

Ⅲ型界面裂纹面受变载荷Pxmtn作用下的自相似解

通过复变函数论的方法,对Ⅲ型界面裂纹表面受变载荷$Px^mt^n$作用下的动态扩 展问题进行了研究. 采用自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式. 应用 该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题, 然后应 用Muskhelishvili方法就可以较简单地得到问题的闭合解. 利用这些解 并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.     

双材料间界面断裂分析的广义界面层模型

给出了双材料间界面层区域的广义模型，并对承受扭转载荷的界面间硬币形裂纹进行了分析与计算．通过处理奇异积分方程得到了应力强度因子，数值结果给出了材料特性、界面层厚度、尤其是分布特征参数ｋ对应力强度因子的影响．与Ｅｒｄｏｇａｎ界面层模型的结果比较表明，本文的模型更具有一般性．     

Dynamic self-similar debonding of interface at very high velocity: Anti-plane case

This paper analyzes the anti-plane problem of dynamic self-similar debonding of interface at very high velocity. The debonding is modeled as an interface crack propagating self-similarly from zero-length. The extending speed is assumed to be transonic or supersonic. We first consider the dynamic debonding under moving concentrated loads. The moving dislocation model of self-similar propagation of an interface crack is used to formulate the problem to a singular integral equation which is solved analytically. The singularity of stresses near the crack tip is discussed and the dynamic stress intensity factors are presented. Finally the solution of dynamic debonding underx ²-type loads is obtained by using the superposition method.     

多个纵向环形界面裂纹对P波散射的动应力强度因子

研究多个纵向环形界面裂纹的P波散射问题.以裂纹面的位错密度函数为未知量,利用Fourier积分变换,将问题归结为第二类奇异积分方程,然后通过数值求解,获得裂纹尖端的动应力强度因子.最后给出了双裂纹动应力强度因子随入射波频率变化的关系曲线.     

SELF-SIMILAR CRACK EXPANSION METHOD FOR THE STRESS INTENSITY FACTOR ANALYSIS

The Self-Similar Crack Expansion (SSCE) method is proposed to evaluate stress intensi-ty factors at crack tips, whereby stress intensity factors of a crack can be determined by the crackopening displacement over the crack, not just by the local displacement around the crack tip. The crackexpansion rate is estimated by taking advantage of the crack self-similarity. Therefore, the accuracy ofthe calculation is improved. The singular integrals on crack tip elements are also analyzed and are pre-cisely evaluated in terms of a special integral analysis. Combination of these two techniques greatly in-creases the accuracy in estimating the stress distribution around the crack tip. A variety of two-dimen-sional cracks, such as subsurface cracks, edge cracks, and their interactions are calculated in terms ofthe self-similar expansion rate. Solutions are satisfied with errors less than 0.5% as compared with theanalytical solutions. Based on the calculations of the crack interactions, a theory for crack interactionsis proposed such that for a group of aligned cracks the summation of the square of SIFs at the right tipsof cracks is always equal to that at the left tips of cracks. This theory was proved by the mehtod ofSelf-Similar Crack Expansion in this paper.     

界面下主微裂纹间干涉的研究

涉及两相正交各向异性体界面下裂纹间干涉问题的研究.多裂纹问题被分解为只含单裂纹的子问题,利用位错理论和裂面应力自由条件,列出一组可数值求解位错密度函数的奇异积分方程,从而求得应力强度因子.     

双材料界面Ⅰ型扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

双材料界面中存在材料黏性效应, 对界面裂纹尖端场的分布和界面本身性能 的变化起着重要的影响. 考虑裂纹尖端的奇异性, 建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹黏塑 性控制方程. 引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件, 对刚性-弹黏塑性界面I型界面 裂纹进行了数值分析, 求得了界面裂纹尖端应力应变场, 并讨论了界面裂纹尖端场随各影响 参数的变化规律. 计算结果表明, 黏性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素, 界面裂纹尖端为弹黏塑性场, 其场受材料的黏性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

用子域边界元法研究各向异性材料中的界面裂纹

用子域边界元法研究各向异性材料中的界面裂纹，在边界元公式中，采用了带特征根的基本解，以增量形式的边界积分方程为基础，通过二次等参元及国分之一面力奇异远离散化处理，可以得到各子域的代数方程组，依据凝集技术，可得到仅含有子域公共边界及裂纹边界未知量的求解方程组，通过迭代法，可以寻求到每种载荷作用下的裂纹所处的真实状态，然后，由文献「２」中的方法求解界面裂纹的应力强度因子。结果表明，子域边界方法是正确的     

与两相材料界面接触的裂纹对SH波的散射

利用积分变换方法得出了两相材料中作用简谐集中力时的格林函数．根据所得的格林函数并利用Betti-Rayleigh互易定理得出了与界面接触裂纹的散射波场．裂纹的散射波场可分解为两部分，一部分为奇异的散射场，另一部分为有界的散射场．利用分解后的散射场，可得裂纹在SH波作用下的超奇异积分方程．根据裂纹散射场的奇异部分和Cauchy型奇异积分的性质得出了裂纹和界面接触点处的奇性应力指数和接触点角形域内的奇性应力．利用所得的奇性应力定义了裂纹和界面接触点处的动应力强度因子．对所得超奇异积分方程的数值求解可得裂纹端点和接解点处的应力强度因子。     

DYNAMIC PROPAGATION PROBLEM ON DUGDALE MODEL OF MODE Ⅲ INTERFACE CRACK

By the theory of complex functions, the dynamic propagation problem on Dugdale model of mode Ⅲ interface crack for nonlinear characters of materials was studied. The general expressions of analytical solutions are obtained by the methods of self-similar functions. The problems dealt with can be easily transformed into RiemannHilbert problems and their closed solutions are attained rather simply by this approach.After those solutions were utilized by superposition theorem, the solutions of arbitrarily complex problems could be obtained.     

界面裂纹尖端的动态奇异特性

本文研究了界面裂纹尖端的动态应力场的奇异特性.引入尖端无摩擦接触的界面裂纹模型并采用具有运动边界的控制积分方程.证明了在动态界面裂纹尖端仅存在平方根奇异的应力场.数值结果表明接触区中的正应力确保持为压应力.为表现界面裂纹的动态特性,给出了应力强度因子和裂纹面接触区尺寸的数值结果.