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相似文献
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1.
提出了圆板弹塑性弯曲的简单样条积分方程法.以径向转角作为未知量建立积分方程并结合B样条函数进行求解.这一方法具有域积分容易处理、精度高和计算简单的优点.计算结果表明本文解与文[2]解吻合良好.  相似文献   

2.
文中对模面为圆的平面变形挤压拉拔设定了直角坐标系运动许可速度场,对此速度场采用曲线积分与变上限积分得到拉拔.挤压应力的上界解析解.  相似文献   

3.
赵晓华 《力学季刊》2000,21(4):462-469
讨论一对集中力作用下横观各向同性体三维裂纹的瞬态扩展问题,其解答构成三维裂纹瞬态扩展问题的基本解。求解方法是基于积分变换技术,将混合边值问题化为Wiener-Hopf型积分方程,求得了裂纹所在平面应力和位移的封闭形式解。进一步利用Abel定理和Cagniard-de Hoop方法,求得了动态应力强度因子的精确解。最后通过数值结果揭示了横观各向同性材料三维扩展裂纹尖端场的动态特性。  相似文献   

4.
用复变函数中的Cauohy积分公式求出了理想弹塑性材料中小范围屈服条件下Ⅲ型裂纹准静态扩展时裂纹线上塑性区尺寸x_p与应力强度因子K_m的关系式。利用这个关系式将Rice[1]根据临界塑性应变准则建立的x_p(l)的积分方程,l为裂纹扩展量,化为阻力曲线K_R(l)的积分方程.采用文献[2]中的方法得到K_R(l)在不同临界塑性应变下的数值解.结果表明K_R随l的增加而单调增加.最后达到裂纹准静态定常扩展所需要的常数值.  相似文献   

5.
有限圆板上的径向裂纹系分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文在工作和■的复函数法的基础上,对有限圆板上的径向裂纹系作了讨论,得到了单裂纹的基本解,并利用此解给出了解决这类问题的一般方法.为了说明方法的应用,这里使用奇异积分方程的数值解法和Gauss-Chebyshev 求积公式作了例题计算,数值结果绘制了函数图,它们指出了应力强度因子随裂纹几何和作用力变化的关系,这可供工程应用.  相似文献   

6.
横观各向同性材料的三维断裂力学问题   总被引:4,自引:0,他引:4  
陈梦成  张安哥 《力学学报》2006,38(5):612-617
从三维横观各向同性材料弹性力学理论出发, 使用Hadamard有限部积分概念, 导出了三维状态下单位位移间断(位错)集度的基 本解. 在此基础上, 进一步运用极限理论, 将任意载荷作用下, 三维无限大横观各向 同性材料弹性体中, 含有一个位于弹性对称面内的任意形状的片状裂纹问题, 归结为求 解一组超奇异积分方程的问题. 通过二维超奇异积分的主部分析方法, 精确地求得了裂纹前沿光滑点附近的应力奇异指数和奇异应力场, 从而找到了以裂纹表面位移间断表示的应力强度因子表达式及裂纹局部扩展所提供 的能量释放率. 作为以上理论的实际应用,最后给出了一个圆形片状裂纹问题 的精确解例和一个正方形片状裂纹问题的数值解例. 对受轴对称法向均布载荷作用下圆形片状裂纹问题, 讨论了超奇异积分方程的精确求解方法, 并获得了位移间断和应力强度因子的封闭解, 此结果与现有理论解完全一致.  相似文献   

7.
利用刚性圆板表面各点位移相等,并结合刚性圆板与地基表面的位移相容条件与光滑接触条件,经由Hankel变换,推导出了刚性圆板与分层地基表面接触应力的对偶积分方程;求解该对偶积分方程,再由多层地基应力与位移的传递矩阵解,并经Hankel逆变换,得到了多层地基上轴对称受荷刚性圆板问题的解.编制了计算程序,并进行了数值分析与计算.计算结果表明:对均匀地基而言,实际工程的计算分析可只考虑4倍刚性圆板直径以内深度范围内的应力与位移;而地基的分层性对地基的位移和应力有着较大的影响,简单地将均匀地基的结论推广到分层和非均匀地基是不恰当的.  相似文献   

8.
通过复变函数论的方法,对Ⅲ型非对称动态界面裂纹的扩展问题进行了研究.采用自相似函数的途径和利用相应的微分、积分运算,就可以很容易地获得解析解的一般表达式.应用该法可以迅速地将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题,并求得了运动变载荷ptn/xn、ptn 1/xn分别作用下Ⅲ型非对称动态界面裂纹解析解.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.  相似文献   

9.
动载下裂纹应力强度因子计算的改进型扩展有限元法   总被引:2,自引:0,他引:2  
文龙飞  王理想  田荣 《力学学报》2018,50(3):599-610
相较于常规扩展有限元法(extended finite element method, XFEM), 改进型扩展有限元法(improved XFEM) 解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题, 在数量级上提升了总体方程的求解效率, 克服了现有方法在动力学问题中的能量正确传递、动态应力强度因子数值震荡、精度低下问题. 本文基于改进型XFEM, 采用Newmark 隐式时间积分算法, 重点研究了动载荷作用下扩展裂纹尖端应力强度因子的求解方法, 与静力学方法相比, 增加了裂纹扩展速度项与惯性项的贡献. 通过数值算例研究了网格单元尺寸、质量矩阵、时间步长、裂尖加强区域、惯性项、扩展速度项及相互作用积分区域J-domain的网格与单元尺寸对动态应力强度因子求解精度的影响, 验证了改进型XFEM计算动态裂纹应力强度因子方法的有效性. 针对文献中具有挑战性的 "I 型半无限长裂纹先稳定后扩展"问题, 改进型XFEM给出目前为止精度最好的动态应力强度因子数值解.   相似文献   

10.
相较于常规扩展有限元法(extended finite element method,XFEM),改进型扩展有限元法(improved XFEM)解决了现有方法线性相关与总体刚度矩阵高度病态问题,在数量级上提升了总体方程的求解效率,克服了现有方法在动力学问题中的能量正确传递、动态应力强度因子数值震荡、精度低下问题.本文基于改进型XFEM,采用Newmark隐式时间积分算法,重点研究了动载荷作用下扩展裂纹尖端应力强度因子的求解方法,与静力学方法相比,增加了裂纹扩展速度项与惯性项的贡献.通过数值算例研究了网格单元尺寸、质量矩阵、时间步长、裂尖加强区域、惯性项、扩展速度项及相互作用积分区域J-domain的网格与单元尺寸对动态应力强度因子求解精度的影响,验证了改进型XFEM计算动态裂纹应力强度因子方法的有效性.针对文献中具有挑战性的"I型半无限长裂纹先稳定后扩展"问题,改进型XFEM给出目前为止精度最好的动态应力强度因子数值解.  相似文献   

11.
闫相桥  刘宝良  胡照会 《力学学报》2010,42(6):1231-1236
提出了一个平面弹性体多裂纹疲劳扩展模型. 它主要涉及到复合型加载情况下多裂纹尖端疲劳扩展的数学模型及杂交位移不连续法(一种边界元法). 在数值模拟中, 对每一裂纹扩展增量分析时,在其先前的边界上增添裂纹扩展增量, 且只对新增添的裂纹扩展增量划分单元, 同时, 按照这种边界元法的实施方法对一些单元特征进行调整, 就可以方便地模拟裂纹扩展. 用这种数值方法模拟了巴西圆盘试样中心斜裂纹疲劳扩展轨迹,数值结果说明了预报模型的有效性, 揭示了裂纹体几何对疲劳扩展的影响.   相似文献   

12.
It is known that cells proliferate and produce extracellular matrix in response to biochemical and mechanical stimuli. Constitutive models considering these phenomena are needed to quantitatively describe the process of tissue growth in the context of tissue engineering and regenerative medicine. In this paper we re-examine the theoretical framework provided by Ambrosi and Guana (2007) and Ambrosi and Guillou (2007). We show how a volumetric growth rate term can be obtained (both in a large and small strain setting), which is consistent with the laws of thermodynamics and then apply the model to a simple geometry of tissue growth within a circular pore. The model, despite its simplicity, is comparable with experimental measurements of tissue growth and highlights the contribution of the mechanical stresses produced during tissue growth on the growth rate itself.  相似文献   

13.
Postbuckling growth of a thin circular delamination at the center of a circular plate subjected to axisymmetric edge compression and bending is analyzed. A one-parameter family of solutions of the non-dimensionalized Von Karman's nonlinear equations is obtained by using the shooting method based on the fourth-order Runge-Kutta integration formula. The expression of energy release rate is deduced by means of the path-independent M-integral, and corresponding numerical results are given. The present analysis investigates the various possibilities of bifurcation, snap-through and crack growth.  相似文献   

14.
为了研究内爆炸薄圆板的失效与作用载荷特性,在双圆筒装置内开展了铝质、钢质薄圆板内爆炸实验,分析了圆板破坏模式及比冲量载荷特性,并基于相同变形下载荷相等原理,得到了钢质圆板极限变形下的有效比冲量及作用时间,提出了该工况下圆板变形的预估模型。结果表明:在内爆炸载荷作用下,薄圆板的夹持边界和几何中心是应力集中区,产生了塑性大变形、拉伸撕裂、剪切断裂3种破坏模式;圆板的比冲量载荷由初始的波浪式增长逐渐转化为线性增长,30~80 g某温压装药使1 mm厚钢质圆板产生极限变形的有效比冲量作用时间在2.26~2.93 ms之间,经验证,圆钢板变形预估模型得到的装药质量与实验装药质量偏差小于13.3%。  相似文献   

15.
本文研究了竖直毛细圆管出口表面活化剂包覆液滴的形成过程。基于泰勒展开和润滑近似理论, 建立了液滴形成过程的一维动力学模型,并且通过坐标变换和有限差分的方法进行了数值求解。结果显示, 液滴自由面上表面活化剂包覆层可促进液滴颈部断裂,加快液滴头部与尾部锥形区的分离过程。与此同时, 还可增大颈部断裂前液滴下落的极限位移。与表面活化剂的活性相比, 液滴自由面上表面活化剂浓度的变化对液滴形成过程以及液滴形貌变化的影响更为显著。  相似文献   

16.
Some closed-form equations for the coupling problem of buckling and growth of circular delamination are derived by recourse to the moving boundary variational principle. The axisymmetric buckling of a circular delamination subjected to an equal bi-axial compression is analysed by using high-order perturbation expansion. The axisymmetric buckled delamination has the following properties : under a certain residual pressure, there exist two characteristic radii, namely the critical radius Rc and growing radius Rg; for a certain interface toughness, the blister has three configuration of stationary, stable growth and unstable growth with increasing the loads. Under a higher edge thrust, the nonaxisymmetric secondary buckling will occur on the base of axisymmetric buckling and then the toughness and the driving force of the interface crack will be different along the delamination front. So the growth of circular delamination will not be self-similar. Without any assumption regarding the delamination front, the configurations of the blister with several nonaxisymmetric buckling modes n = 2, 3, 6, 8 are simulated. The nonaxisymmetric growth process for the nonaxisymmetric buckling mode n = 2 is simulated also under a sequence of loads.  相似文献   

17.
An expression for the dynamic energy release rate of a spreading circular fracture pattern in an uniformly stretched plate is derived from a path-independent energy integral. This is equivalent to the energy dissipated in an incremental growth of a constant velocity circular locus in which the radial tension is zero. The relationship to rapid fracture and multiple crack division becomes apparent as the arc distance separating adjacent crack tips becomes small relative to the radius of the circular locus. The condition at some small fixed distance behind the closely spaced crack tips is then well-stimulated by that of zero radial tension on a circular locus. Experiments could be carried out to establish the accuracy of the analytical dynamic energy release rate expression for multiple crack division.  相似文献   

18.
The problem of crack initiation and growth in contact problems is studied by the strain energy density theory. This is accomplished by considering each point of the body as a possible source of crack initiation. The direction of crack initiation is determined by calculating the minimum value of the strain energy density function along a circular core area surrounding the point. The crack initiates from the point with the maximum of the local minimum values of the strain energy density function. Considered is a circular disc subjected to two equal and opposite forces and a circular cylindrical body pressed by a cylindrical punch. The stress field for the first case is obtained from the classical elasticity solution, while a finite element code is used for the second case. The locations of fracture initiation and the subsequent fracture trajectories for fast unstable fracture are determined.  相似文献   

19.
The influence of repeated impact loading on fatigue fracture of carbon spring En-42J steel is studied. A highly localized plastic deformation is observed at the time of impact. The circular disc specimen is failed by impact fatigue resulting in small chips and ordinary fatigue failure by slow crack growth. The crack growth behavior depends on specimen geometry, load spectra and material type. The resultant of applied and residual stress was highest at the edge of the circular disc where the crack initiated. The fractured surface showed typical cleavage facets and dimples indicating acicular martensite. A model is developed to explain fatigue crack initiation and propagation behavior under impact loading. Stress calculations are made to determine catastrophic failure. Crack initiation occupied the major part of impact fatigue life while crack growth was fast and led quickly to sudden fracture.  相似文献   

20.
孟莹  丁虎  陈立群 《力学学报》2021,53(11):2950-2960
基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能. 本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能. 首先, 基于基尔霍夫薄板理论, 用广义哈密顿原理推导了带附加质量块的压电圆板能量采集器的机电耦合方程, 并用伽辽金法对方程近似离散, 通过离散方程得到电压、功率输出和最优负载阻抗的闭合解. 用有限元仿真对所提出的理论模型进行了验证, 结果表明该理论模型可以成功地预测压电圆板能量采集器输出电压和功率. 最后, 基于闭合解探讨了负载阻抗、附加质量块、压电圆板的内外半径等相关参数对压电圆板能量采集器固有频率、输出电压和功率的影响. 结果表明, 当质量块与复合板的接触半径足够小(本文中接触半径小于板半径的1/14)时, 质量块与复合圆板的接触面积可以忽略; 相较于无孔的压电片, 内径位于2.5 ~ 4 mm范围内的压电片可以提高能量采集器的采集性能; 附加质量、压电片外径和负载阻抗的合理选择既可以降低压电圆板的固有频率, 还可以提高其采集性能.   相似文献   

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