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．     

混凝土材料裂纹尖端损伤带尺寸特性*

本文采用作者研究各向异性材料裂纹尖端塑性区特性的分析方法,研究了混凝土材料裂纹尖端损伤带尺寸特性.基于单轴应力假定,考虑了混凝土材料的非线性软化特性等影响,提出用两种分析模型:即能量模型和断裂模型来分别讨论.最后,还对这些模型作了比较.     

弹性-应变软化粘塑性材料反平面剪切动态扩展裂纹尖端的渐近解*

本文首先给出了一种用于描述材料软化,并存在有粘塑性的材料模型.用这种模型对反平面剪切型动态扩展状态下,裂纹尖端的弹粘塑性场进行了渐近分析,给出了弹性－应变软化粘塑性材料反平面剪切动态扩展裂纹尖端的渐近解方程.分析结果表明,在裂纹尖端应变具有(ln(R/r))1/(n＋1)的奇异性,应力具有(ln(R/r))-n/(n＋1)的奇异性.从而本文揭示了应变软化粘塑性材料反平面剪切动态扩展裂纹尖端的渐近行为.     

求解双材料裂纹结构全域应力场的扩展边界元法

在线弹性理论中,复合材料裂纹尖端具有多重应力奇异性,常规数值方法不易求解.该文建立的扩展边界元法(XBEM)对围绕尖端区域位移函数采用自尖端径向距离r的渐近级数展开式表达,其幅值系数作为基本未知量,而尖端外部区域采用常规边界元法离散方程.两方程联立求解可获得裂纹结构完整的位移和应力场.对两相材料裂纹结构尖端的两个材料域分别采用合理的应力特征对,然后对其进行计算,通过计算结果的对比分析,表明了扩展边界元法求解两相材料裂纹结构全域应力场的准确性和有效性.     

理想微裂纹系统中的随机扩展效应

本文讨论了在理想微裂纹系统中,由于微裂纹的随机性扩展,对微裂纹统计演化产生的效应。文中提供了一般的理论框架,给出了便于处理的转移概率的表达式。最后,用数值计算的例子展示了随机模型的统计演化特征,并比较了与确定性扩展模型下统计演化的异同。     

线性硬化材料中稳恒扩展裂纹尖端场的粘塑性解

采用弹粘塑性力学模型,对线性硬化材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了渐近分析．假设人工粘性系数与等效塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定．通过数值计算讨论了Ⅱ型动态扩展裂纹尖端场的分区构造随各材料参数的变化规律．结果表明裂尖场构造由硬化系数所控制而与粘性系数基本无关．弱硬化材料的二次塑性区可以忽略,而较强硬化材料的二次塑性区和二次弹性区对裂尖场均有重要影响．当裂纹扩展速度趋于零时,动态解趋于相应的准静态解;当硬化系数为零时便退化为HR(Hui-Riedel)解．     

一个非线性波动方程的计算机代数-摄动解*

本文采用计算机代数-摄动法讨论一个非线性波动方程的Caychy问题高阶渐近解,将特征坐标变形与重整化方法相结合,消除直接展开解的长期项,并利用计算机代数软件进行符号运算,得到该问题的四项摄动解,所得的渐近解与数值解的比较表明:对较小的ε,两者相吻合;对较大的ε(如ε=0.25),两者也相当符合。     

计算机代数应用中的一个半逆序算法*

为了克服计算机代数应用中出现的"中间表达式爆炸"的困难,本文提出一种半逆序算法,将中间表达式在运算过程中以符号形式冻结起来,到求解的最后阶段予以解冻,从而避免了因存贮空间不足而导致的溢出.文中简述了该算法在非线性振动、冷却塔动力优化和非线性水波问题中的应用,证实了算法的有效性.     

旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法及在波纹管计算中的应用(Ⅱ)

利用(Ⅰ)提出的旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法分析了波纹管在纯弯矩、横向力作用下的刚度和应力分布。首先,将其中的一阶摄动解(线性解)和作者曾经提出的中细环壳一般解、初参数积分解进行了比较,以及与他人的实验、有限元分析进行了比较,表明本法具有良好的精度和可靠性,且如(Ⅰ)所指出的那样,波纹管子午线曲率的突变不妨碍一般直线单元的应用。然后,讨论了波纹管的非线性特征,结果显示,波纹管的非线性效应主要来自其环板,而且环板愈宽非线性效应愈大,例如,C型波纹管相当于环板宽度为零的U型波纹管,因而其非线性效应几乎可以忽略不计。此外,在纯弯矩作用下,依线性解波纹管各个波的应力分布是相同的,而依非线解各个波的应力分布是不相同的,但对于常见的波纹管,在工程精度内线性解是有效的。     

旋转壳在子午面内整体弯曲的几何非线性摄动有限元法及在波纹管计算中的应用(Ⅰ)

为切实有效地计算波纹管,建立了旋转壳在子午面内整体弯曲几何非线性问题的摄动有限元法。以结构环向应变的均方根为摄动小参数,将有限元节点位移列式和节点力列式直接展开。通过摄动小参数将非线性有限元的载荷分级和迭代过程有机地统一起来,即载荷的分级是有约束的,每一级载荷增量和所对应的位移增量之间的关系是已知的,每一级的计算一步到位。为叙述方便并具实用性,将旋转壳用截锥壳单元进行离散。位移分量和载荷分量沿环向按Fourier级数展开,沿子午线用多项式插值,端面弯矩和横向力化成载荷分量离散到节点上。采用Sanders中小转角非线性几何方程和各向同性广义Hooke定律。对多层材料叠合而成的旋转壳按各层薄膜应变、弯曲应变、扭转应变相等的原则进行处理,该方法能方便有效地计算单层和多层波纹管整体纯弯曲、横向弯曲的几何非线性问题。并为有限元处理非线性问题提供了一条新途径。     

Local Buckling around an Interfacial Crack in a Viscoelastic Sandwich Plate

Buckling around an interfacial crack in a clamped sandwich plate is studied. The layers of the plate are assumed to be linearly viscoelastic, isotropic, and homogeneous. The investigations are carried out within the framework of a piecewise homogeneous body model with the use of a three-dimensional linearized theory of stability. The corresponding boundary value problems are solved numerically by employing the FEM and the Laplace transform. The calculated critical times are presented for various problem parameters. In this case, the upper and lower layers are assumed to be viscoelastic and are described by Rabotnov operators, whereas the midlayer is regarded as purely elastic. The influence of rheological parameters on the critical time is also analyzed.     

一维非线性周期结构中弹性波传播的辛数学方法

利用辛数学方法分析了质量-弹簧非线性周期结构链中弹性波的传播问题．首先利用能量方法得到频域动力方程,随后通过小量变换将非线性动力方程线性化,得到辛矩阵,进而通过求解辛矩阵的本征值问题来研究波的传播性能．质量-弹簧模型中的弹簧刚度非线性对结构链的传播特性影响很大,研究发现非线性明显改变了周期结构的传播性能,而且不同于线性结构,非线性结构的传播特性与入射波强度有关．数值算例表明随着非线性强度及入射波强度的增大,传播通带宽度逐渐减小,禁带宽度逐渐增大．当入射波强度增大到一定值时,弹性波无法在结构中进行传播．与一般递归方法的比较分析,验证了辛数学方法在非线性周期结构波传播问题中的有效性与优越性．     

利用内聚力模型(CZM)模拟弹粘塑性多晶体的裂纹扩展

采用内聚力模型（CZM）,模拟多晶体中起裂于晶界的二维平面应变裂纹扩展．结果表明,弹粘塑性体中,初始裂纹尖端不会最先开裂．晶体本构的率敏感指数表征了塑性变形和内聚力区耗散两种机制的相互竞争．率敏感指数越大,塑性耗散能越大,内聚力区粘着能越小,使材料的塑性变形越容易,内聚力区诱发的破坏越不易;率敏感指数越小,材料响应越接近弹塑性性质,塑性耗散能减小,粘着能增大,外力功易转化为内聚力区的粘着能,使内聚力单元更易分离．增大内聚力区结合强度或临界张开位移使晶内和晶界的三轴应力度减小,即提高内聚力区韧性也使基体材料抗孔洞损伤能力提高．     

非线性粘弹性柱的稳定性和混沌运动

研究了受轴向周期力作用的各向同性简支柱的动力学稳定性。假定粘弹性材料满足Lea-derman非线性本构关系。导出运动方程为非线性偏微分-积分方程,并利用Galerkin方法简化为非线性微分-积分方程。应用平均法进行了稳定性分析,并用数值结果进行验证。数值结果还表明系统可能存在混沌运动。     

三维粘弹性分层介质中平稳随机波的传播

研究平稳随机波在粘弹性分层横观各向同性介质中的传播问题．将岩层考虑为分层介质,各层性质不同,岩层位于基岩上面,并且认为基岩比岩层刚很多,在基岩处给出随机激励．在频率和波数域中将控制方程化为常微分方程求解．对常微分方程,应用两点边值问题的精细积分法进行求解．因此,近年来发展的应用于结构随机振动的虚拟激励法可推广于当前分层岩层响应的计算．     

A Note on Solvability of the Nonlinear Abstract Viscoelastic Problem in Banach Spaces

In this work we are concerned with the existence of integral solution for a nonlinear abstract viscoelastic problem in Banach space, where the operator is accretive dependent on time.     

非线性问题的插值摄动解法

本文用插值摄动法[1]求解几个非线性问题.算例表明,本文方法有很好的精度.     

粘弹体中裂纹演化的细观力学分析

根据Eshelby等效夹杂理论研究含残币形裂纹的粘弹体中裂纹张开位移随时间的缓慢增大以及含裂纹粘弹性体的等效模量随时间的变化。对于Maxwell粘弹性材料给出了模量随时间变化的显式表达式,结果表明裂纹的缓慢张开使材料模量减小更快。     

圆底扁球壳非线性稳定问题的自由参数摄动法解

用自由参数摄动法求解了圆底扁球壳在均布载荷作用下的非线性稳定问题．作为一种改进的正则摄动方法,使研究者可以不确定摄动参数具体意义而直接求得问题的全部特征方程．通过算例研究了扁球壳在失稳过程中变形和应力的变化特点,并与其他研究者的结果进行了比较．