一维六方准晶中具有不对称裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中具有不对称裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的解析解,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中具有对称裂纹的圆形孔口问题,带裂纹的圆形孔口问题在裂纹尖端的应力强度因子解析解.仅声子场而言,所得结果与经典弹性的结果完全一致.     

一维六方准晶中带双裂纹的椭圆孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中带双裂纹的圆形孔口问题、十字裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子．     

一维正方准晶垂直于准周期方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了一维正方准晶垂直于准周期方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了各应力分量在象平面的复表示,并得到该裂纹尖端的应力强度因子.在极限情形下,给出一维正方准晶中具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹在裂纹尖端的应力强度因子.     

一维六方准晶中带三条不对称裂纹的圆形孔口问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了一维六方准晶中带不对称三裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得一维六方准晶中L裂纹问题在裂纹尖端的应力强度因子.     

圆形孔口裂纹的反平面剪切问题的解析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带裂纹的圆形孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子.在极限情形下,求得Griffith裂纹在裂纹尖端处应力强度因子,这与已有的结果完全一致.最后数值算例给出了半经和裂纹长度对应力强度因子的影响.     

具有四条裂纹的圆形孔口问题的应力分析

利用复变函数的方法,通过构造保角映射研究了具有四条裂纹(一对非对称共线裂纹和一对对称共线裂纹)的圆形孔口的平面弹性问题,给出了裂纹尖端应力强度因子的解析解.并由此模拟出了具有三条裂纹、对称四条裂纹、非对称共线双裂纹、对称共线双裂纹的圆形孔口,以及非对称十字裂纹,十字裂纹,T形裂纹问题.     

含圆形孔口和水平直裂纹的平面问题的应力分析

利用复变函数方法和积分方程理论研究了既含有圆形孔口又含有水平裂纹的无限大平面的平面弹性问题,将复杂的解析函数的边值问题化成了求解只在裂纹上的奇异积分方程的问题.此外,还给出了裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子的公式.     

任意形状孔口双边裂纹平板的应力强度因子计算

本文采用Muskhclishvili弹性力学的复变函数和边界配位方法对不同形状孔口双边裂纹问题进行了研究,计算了圆孔、椭圆孔、矩形孔、菱形孔等不同形状孔口双边裂纹,以及Ⅰ型和复合型等不同类型断裂试件的应力强度因子,本文方法简单方便,精度较高,与某些已有计算结果的问题比较,本文方法所得的结果是令人满意的.同时,本方法可以应用于不同几何形状和加载条件下的孔口双边裂纹有限大板的计算,是解这一类问题的一致有效方法.     

任意形状孔口单边裂纹问题的边界配位解法

本文提出了一组复应力函数,采用边界配位方法对不同形状孔口(包括圆、椭圆、矩形及菱形孔口)的单边裂纹平板的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,对长度和宽度远大于孔口和裂纹几何尺寸的试件,配位法与用其他方法所得的无限大板含圆或椭圆孔边裂纹问题的解符合得很好.同时,对其他孔口问题,特别是有限大板情形,本文给出了一系列计算结果.本文所提出的函数及计算过程可以应用于任意形状孔口单边裂纹平板的计算.     

点群6一维六方准晶椭圆孔口与半无限裂纹反平面弹性问题的解析解

导出了点群6-维六方准晶反平面弹性问题的控制方程.利用复变方法,给出了点群6-维六方准晶在周期平面内的反平面弹性问题的应力分量以及边界条件的复变表示,通过引入适当的保角变换,研究了点群6-维六方准晶中带有椭圆孔口与半无限裂纹的反平面弹性问题,得到了椭圆孔口问题应力场的解析解,给出了半无限裂纹问题在裂纹尖端处的应力强度因子的解析解.在极限情形下,椭圆孔口转化为Griffith裂纹,并得到该裂纹在裂尖处的应力强度因子的解析解.当点群6-维六方准晶体的对称性增加时,其椭圆孔口与半无限裂纹的反平面弹性问题的解退化为点群6mm-维六方准晶带有椭圆孔口与半无限裂纹的反平面弹性问题的解。     

Exact solution of four cracks originating from an elliptical hole in one-dimensional hexagonal quasicrystals

Based on the Stroh-type formalism for anti-plane deformation, the fracture mechanics of four cracks originating from an elliptical hole in a one-dimensional hexagonal quasicrystal are investigated under remotely uniform anti-plane shear loadings. The boundary value problem is reduced to Cauchy integral equations by a new mapping function, which is further solved analytically. The exact solutions in closed-form of the stress intensity factors for mode III crack problem are obtained. In the limiting cases, the well known results can be obtained from the present solutions. Moreover, new exact solutions for some complicated defects including three edge cracks originating from an elliptical hole, a half-plane with an edge crack originating from a half-elliptical hole, a half-plane with an edge crack originating from a half-circular hole are derived. In the absence of the phason field, the obtainable results in this paper match with the classical ones.     

考虑表面效应时孔边均布径向多裂纹Ⅲ型断裂力学分析

理论研究了纳米尺度孔边均布径向多裂纹的Ⅲ型断裂性能.基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论和保角映射技术,获得了孔和裂纹应力场的解析解,给出了裂纹尖端应力强度因子的闭合解.基于解答分析了应力强度因子的尺寸效应,讨论了裂纹数量、裂纹/孔径比和缺陷表面性能对应力强度因子的影响.结果表明:当孔和裂纹尺寸在纳米量级时,无量纲应力强度因子具有显著的尺寸效应;应力强度因子随裂纹数量的变化规律受裂纹/孔径比的影响;裂纹/孔径比对应力强度因子的影响受到缺陷表面性能的制约,同时表面性能对应力强度因子的影响也受限于裂纹/孔径比;表面效应对应力强度因子的影响与裂纹数量无关.     

平面弹性裂纹分析的一种有效边界元方法

提出了一种简单而有效的平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法．该方法由Crouch与Starfield建立的常位移不连续单元和闫相桥最近提出的裂尖位移不连续单元构成A·D2在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界．算例(如单向拉伸无限大板中心裂纹、单向拉伸无限大板中圆孔与裂纹的作用)说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法是非常有效的．此外,还对双轴载荷作用下有限大板中方孔分支裂纹进行了分析．这一数值结果说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法对有限体中复杂裂纹的有效性,可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响．     

Evaluation of mixed mode stress intensity factors for interface cracks using EFGM

This paper presents the implementation of element free Galerkin method for the stress analysis of structures having cracks at the interface of two dissimilar materials. The material discontinuity at the interface has been modeled using a jump function with a jump parameter that governs its strength. The jump function enriches the approximation by the addition of special shape function that contains discontinuities in the derivative. The trial and test functions of the weak form are constructed using moving least-square interpolants in each material domain. An intrinsic enrichment criterion with enriched basis has been used to model the crack tip stress fields. The mixed mode (complex) stress intensity factors for bi-material interface cracks are numerically evaluated using the modified domain form of interaction integral. The numerical results are obtained for edge and center cracks lying at the bi-material interface, and are found to be in good agreement with the reference solutions for the interfacial crack problems.     

On elastic bodies with thin rigid inclusions and cracks

This paper is concerned with the analysis of equilibrium problems for two‐dimensional elastic bodies with thin rigid inclusions and cracks. Inequality‐type boundary conditions are imposed at the crack faces providing a mutual non‐penetration between the crack faces. A rigid inclusion may have a delamination, thus forming a crack with non‐penetration between the opposite faces. We analyze variational and differential problem formulations. Different geometrical situations are considered, in particular, a crack may be parallel to the inclusion as well as the crack may cross the inclusion, and also a deviation of the crack from the rigid inclusion is considered. We obtain a formula for the derivative of the energy functional with respect to the crack length for considering this derivative as a cost functional. An optimal control problem is analyzed to control the crack growth. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.