界面端附近裂纹的应力强度因子

结合材料的断裂形式可分为从界面端产生裂纹（沿界面或向母材内部层折）然后断裂与稍稍离开界面端处产生裂纹然后断裂这两种情况，在金属／陶瓷类结合材料中，后者出现的概率更大，本文利用结合材料界面端的奇异应力场和叠加原理，给出了界面端附近裂纹的应力强度因子近似计算公式，并用边界元数值计算验证了其有效性。     

THE THREE-DIMENSIONAL STRESS INTENSITY FACTOR UNDER MOVING LOADS ON THE CRACK FACES

The dynamic stress intensity factor history for a half plane crack in anotherwise unbounded elastic body,with the crack faces subjected to a tractiondistribution consisting of two pairs of combined mode point loads that move in adirection perpendicular to the crack edge is considered.The analytic expression for thecombined mode stress intensity factors as a function of time for any point along thecrack edge is obtained.The method of solution is based on the application of integraltransform together with the Wiener-Hopf technique and the Cagniard-de Hoop method.Some features of the solution are discussed and graphical results for various point loadspeeds are presented.     

界面裂纹问题中的弹性T项和应力强度因子

研究两相材料有限板含单边界面裂纹的断裂力学特性，对不同的材料组合用广义变分法分析了不同尺寸试件和裂纹长度下的应力强度因子和弹性T项，讨论了材料特性对应力强度因子和弹性T项的作用．分析了试件尺寸和裂纹长度对应力强度因子和弹性T项的影响．     

EVALUATION ON STRESS INTENSITY FACTOR OF CRACK UNDER DYNAMIC LOAD USING NUMERICAL MANIFOLD METHOD

相较于传统有限元,数值流形方法（numerical manifold method, NMM） 的一个显著优点是在处理裂纹问题时网格无需与裂纹重合,这就方便了岩体破坏过程的模拟. 基于包含裂尖增强函数的NMM,采用Newmark 隐式动力学算法进行时间积分,重点研究了动力载荷条件下裂纹动态应力强度因子（dynamic stress intensity factor,DSIF） 的求解方法. 针对典型的线弹性动力裂纹问题,给出了NMM 的数值算例. 结果表明NMM 能够准确计算动载荷条件下裂纹的DSIF,并且具有较好的收敛性.     

混凝土三维裂纹应力强度因子的简化算法

根据混凝土特性,本文提出了一种计算脆性材料三维裂缝应力强度因子的有限元方法,用以分析混凝土结构物中裂缝的稳定性及危害程度.其特点是不需要在裂缝尖端附近区域划分过细的网络,也不用引入特殊尖端单元,便于在工程中使用.本方法曾用于某拱坝坝肩裂缝稳定判别及应力重分布计算,效果良好.     

求解界面裂纹应力强度因子的高次权函数法

从界面裂纹完备的特征展开式出发,利用伪正交特性,提出了计算界面裂纹特征展开式系数和应力强度因子的高次权函数法.文中计算的均匀材料应力强度因子,与已有结果吻合得非常好.并给出了界面裂纹的应力强度因子K1/K0和K2/K0随材料弹性模量比及裂纹长度的变化.     

界面裂纹问题中的权函数方法

本文将Ｐａｒｉｓ等确定均匀材料中裂纹尖端应力强度因子的权函数方法推广应用到界面裂纹问题，给出了界面裂纹尖端附近或无限大体半无限界面裂纹问题的权函数的显式表达式。利用此权函数表达式可以很简便地求解界面裂纹尖端附近一些外来作用引起的应力强度因子，比如任意分布力、相变应变、位错和热等。作为一个算例，本文计算了界面一侧一个刃型位错引起的应力强度因子。     

基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法

针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法进行了计算.基于扩展有限元法的计算结果,分别利用位移外推法和相互作用积分法,对平面裂纹的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,位移外推法比相互作用积分法能更方便和准确地计算平面裂纹的应力强度因子.     

含半无限裂纹正交各向异性板插入刚性楔块应力强度因子的计算

本文通过对半无限正交各向异性平面Fourier变换,建立了一种特殊位移模式的应力场计算公式.解决了一外形轮廓曲线为f(χ)的刚性楔块插入半无限长裂纹问题,建立了求解分离坐标和应力强度因子的方程式.其特例均与各向同性体相应问题的解一致.     

差异沉降下的拱形门径向裂纹应力强度因子解析解研究

拱形门结构的裂纹应力强度因子是表征径向裂纹尖端应力场强弱的重要参数,但是差异沉降下拱形门结构的径向裂纹应力强度因子面临着难以模式化计算的问题。为此,本文推导了差异沉降作用下的拱形门径向裂纹应力强度因子解析解公式。首先,根据拱形门的对称性,将其分解为正、反对称状态的叠加形式,利用力法对拱形门内力分布进行分析;然后,依据内力情况采用截面法对拱形门径向裂纹截面上的应力分布沿厚度方向进行表达;最后,利用权函数法将权重函数和裂纹表面应力分布的乘积进行积分,得到差异沉降下的拱形门径向裂纹应力强度因子解析解。解析解推导结果与ANSYS数值仿真结果一致,即Ⅰ型、Ⅱ型应力强度因子对差异沉降值与径向裂纹倾角均有显著的线性响应趋势。实验结果表明,本文解析解可以准确有效地将差异沉降下的拱形门径向裂纹应力强度因子进行模式化计算,为裂纹的扩展延伸提供参考。

     

求解界面裂纹应力强度因子的围线积分法

本文基于Ｂｅｔｔｉ功互等定理和双材料界面裂纹辅助场，提出了一种求解界面裂纹应力强度因子的方法，即远场围线积分法。此方法与积分径的选择无关，用有元元法计算出远离裂纹尖端的位移场和应力场，应可通过计算绕裂尖围线的积分，精确地给出界面裂纹应力强度因子ＫＩ和ＫⅡ。     

AN INVESTIGATION ON STRESS INTENSITY FACTORS OF INTERFACE CRACK FOR THREE TYPES OF SPECIMENS

The problems of finite bimaterial plates, bearing uniform tension, compact tension and three point bending, are studied by using the eigenfunction expansion variation method (EEVM). And interfacial stress intensity factors (SIFs) are determined. The SIFs varying with shear modulus μ and Poisson's ratios ν of both materials are discussed.     

用电阻应变片测量应力强度因子方法的研究

本文利用Ｗｉｌｉａｍｓ应力函数导出的应变场渐进表达式和电阻应变片测量技术，测量张开型（Ｉ型）裂纹尖端附近两点应变来确定应力强度因子ＫＩ。通过对不同裂纹体的测试结果表明，该技术具有较好的适用性。     

METHOD TO CALCULATE STRESS INTENSITY FACTOR OF V-NOTCH IN BI-MATERIALS

Based on Zak＇s stress function, the eigen-equation of stress singularity ofbi-materials with a V-notch was obtained. A new definition of stress intensity factor for a perpendicular interfacial V-notch of bi-material was put forward. The effects of shear modulus and Poisson＇s ratio of the matrix material and attaching material on eigen-values were analyzed. A generalized expression for calculating/（i of the perpendicular V-notch of bi-materials was obtained by means of stress extrapolation. Effects of notch depth, notch angle and Poisson＇s ratio of materials on the singular stress field near the tip of the V-notch were analyzed systematically with numerical simulations. As an example, a finite plate with double edge notches under uniaxial uniform tension was calculated by the method presented and the influence of the notch angle and Poisson＇s ratio on the stress singularity near the tip of notch was obtained.     

V形切口应力强度因子的一种边界元分析方法

将V形切口结构分成围绕切口尖端的小扇形和剩余结构两部分. 尖端处扇形域应力场表示成关于尖端距离$\rho$的渐近级数展开式,从线弹性理论方程推导出了一组分析平面V形切口奇异性的常微分方程特征值问题,通过求解特征方程,得到前若干个奇性指数和相应的特征向量. 再将切口尖端的位移和应力表示为有限个奇性阶和特征向量的组合. 然后用边界元法分析挖去小扇形后的剩余结构. 将位移和应力的线性组合与边界积分方程联立,求解获得切口根部区域的应力场、应力幅值系数和整体结构的位移和应力. 从而准确计算出平面V形切口的奇异应力场和应力强度因子.      

映射函数法求方形孔口角点裂纹的应力强度因子

用映身函数法和Ｍｕｓｋｈｅｌｉｓｈｖｉｌｉ方程对无限大板内方形孔口角点裂纹在不同外载下进行应力分析，决定了裂纹尖端的应力强度因子随裂纹长ａ和孔构形尺寸Ｌ的变化规律，探讨了外载变化对Ｋ因子的影响，并使刚度导数法（有限元法）进行了计算，结果表明，在板宽Ｗ和Ｌ之比等于或大于５时，两种方法的误差在６％以内。     

含单个Ⅰ型裂纹的高温超导块材应力强度因子修正及计算

高温超导块材在外磁场下降过程中会受到拉伸应力的作用,可能导致其断裂,且其在受到拉伸应力作用时裂纹尖端产生小范围屈服,此时用线弹性理论计算应力强度因子将不准确。本文通过统一强度理论对裂纹尖端塑性区的应力强度因子计算公式进行修正。随后基于Bean模型分别讨论了外磁场变化速率和外磁场大小对应力强度因子的影响。结果表明高温超导块材充磁过程中,外磁场以较小速率下降时主要考虑外磁场下降速率对裂纹扩展的影响,当外磁场较大时,主要考虑外磁场大小对裂纹扩展的影响。本文结果对高温超导块材充磁过程中的裂纹扩展和应力强度因子的计算具有一定的参考价值。

     

用散斑照相法确定界面裂纹的应力强度因子

文中采用激光散斑照相法确定了异弹模界面裂纹尖端的应力强度因子。实验结果与计算结果一致,说明采用的方法是成功的。     

STRESS INTENSITY FACTOR OF AN ANTI-PLANE CRACK PARALLEL TO THE WEAK/MICRO-DISCONTINUOUS INTERFACE IN A BI-FGM COMPOSITE

The problem considered is a mode Ⅲ crack lying parallel to the interface of an exponential-type functional graded material （FGM） strip bonded to a linear-type FGM substrate with infinite thickness. By applying the Fourier integral transform, the problem was reduced as a Cauchy singular integral equation with an unknown dislocation density function. The collocation method based on Chebyshev polynomials proposed by Erdogan and Gupta was used to solve the singular integral equation numerically. With the numerical solution, the effects of the geometrical and physical parameters on the stress intensity factor （SIF） were analyzed and the following conclusions were drawn： （a） The region affected by the interface or free surface varies with the material rigidity, and higher material rigidity will lead to bigger affected region. （b） The SIF of the crack in the affected region and parallel to the micro-discontinuous interface is lower than those of the weak discontinuous cases. Reducing the weak-discontinuity of the interface will be beneficial to decrease the SIF of the interface-parallel crack in the region affected by the interface. （c） The effect of the free surface on SIF is more remarkable than that of the interface, and the latter is still more notable than that of the material rigidity. When the effects of the interface and free surface are fixed, increase of the material rigidity will enhance the value of SIF.     

复合型运动荷载作用下横观各向同性体三维裂纹的应力强度因子

讨论横观各向同性体中含一半平面裂纹,在裂纹面上作用有运动点荷载的三维复合型应力强度因子历史.通过积分变换技术,最终将问题归结为求解Wiener-Hopf型积分方程组.该文给出了求解这一类积分方程组的一般性方法.在此基础上,基于Abel定理和Cagniard-de H oop方法,求得了Ⅱ、Ⅲ型复合应力强度因子的解析解.最后通过数值结果揭示了横观各向同性材料三维裂纹尖端场的动态特性.