不均匀裂纹体疲劳裂纹扩展的实验研究和分析

本文提出了裂纹在硬区的软对硬不均匀裂纹体的力学分析模型.疲劳实验研究表明,这种不均匀性影响疲劳裂纹扩展速率.文中的疲劳载荷下不均匀裂纹体的边界元数值计算结果表明,随着疲劳裂纹的扩展,在相同扩展步下,裂纹距软硬区界面越近,裂纹张开位移的幅值△COD 越小,J 积分幅值△J 亦越小.不均匀性对疲劳裂纹扩展速率的影响,主要通过影响△J 来实现.裂纹与软硬区界面的距离越近,疲劳裂纹扩展速率越小.     

循环J积分作为疲劳裂纹扩展驱动力的研究

对循环Ｊ积分ΔＪ可否作为应力强度因子幅ΔＫ不再适用的场合的裂纹扩展驱动力进行了研究。用Ｄ－Ｂ法估计了中心裂纹板（ＣＣＰ）和单边裂纹板（ＳＥＣＰ）试件受单调加载作用的Ｊ积分的塑性部分Ｊｐ，并与有限元结果进行了比较。本文还对Ｖ型和半圆切口根部萌生的短裂纹在循环载荷下进行了弹塑性大应变有限元分析。结果表明ΔＪ有一定的路径相关性，即由较靠近裂尖的积分路径得的ΔＪ值小于较远路径上获得的，两者又都小于Ｄ－Ｂ法估计得ΔＪ值，切口根部短裂纹扩展实验和表面裂纹远场大应变控制下低周疲劳实验表明，由Ｄ－Ｂ法估计的ΔＪ在一定条件下可以作为疲劳裂纹扩展驱动力，深度方向和表面长度方面的裂纹扩展率皆可由线性似合线来表示。考虑闭合效应后，ｄａ／ｄＮ－ΔＪｅｆｆ也是Ｐａｒｉｓ型关系，而且可在切口根部萌生出的裂纹很短的条件下使用     

爆炸载荷下板条边界斜裂纹的动态扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界斜裂纹的动态扩展行为,首先分析了爆炸应力波在含边界斜裂纹板条中的传播,其次采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界斜裂纹扩展规律的实验研究.研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界斜裂纹的扩展过程中,裂纹扩展速度、扩展加速度和裂尖动态应力强度因子随时间波动变化,扩展速度最大值...     

脆性材料的扩展裂纹前缘形态与三维J积分

本文利用超声波断口图技术对不同类型的PMMA试件进行了测试。这些试件为承受均匀拉伸或三点弯曲变形的带单侧贯穿裂纹的PMMA板，其中拉伸试件又分为光面和带表面沟槽的两种。得到了这些试件断口上的超声波线。发现它们为平面线．其凸凹方向与试件的表面状态有关。基于有限元法，计算了试件的三维J积分，考察了杨氏模量和泊松比对其的影响．结果发现泊松比影响J积分曲线形状，而杨氏模量只影响其绝对数值，不影响其曲线形状。得到的试件在不同裂纹长度下的三维J积分与它们断口图上的超声波线的形状和凸凹方向相似。说明在脆性材料中，扩展裂纹前缘曲线形态是三维J积分的作用的结果。     

斜齿轮疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命研究

文章以斜齿轮为研究对象,综合考虑混合润滑状态下摩擦动力学特性对齿面应力分布的影响以及渗碳表层硬度梯度和残余应力的非均匀分布特征,以风险疲劳累积理论为基础建立了疲劳裂纹萌生寿命预估模型;考虑裂纹在晶粒内部的非线性扩展规律以及晶界处的非连续扩展特征,建立了短裂纹扩展模型;针对长裂纹扩展过程中不同阶段扩展速率的差异,建立了长裂纹扩展速率统一方程,从而完成了对齿轮接触区疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命的预估.计算结果表明:齿面应力分布受动载荷和润滑状态的影响显著;在残余应力作用下,有效剪切应力在渗碳表层出现多个波峰,疲劳裂纹萌生位置多点化,导致裂纹尺度有所不同,疲劳寿命存在差异,失效形式多样化.     

圆孔边缘裂纹扩展过程中裂纹周围的动态塑性应变测量

本文用面内云纹法和影象云纹法结合高速摄影技术,对带孔铝板在突加载荷作用下孔边裂纹扩展过程中裂纹周围的应变场进行分析。用等应变线表达断裂过程中相应时刻的应变场,最大动应变可达0.9。本试验也得到了材料的裂纹扩展速度和撕裂模量。     

三维斜置半圆形表面裂纹扩展数值模拟

以裂纹前沿局部坐标中主法平面内的最大周向拉应力作为控制参数,对第一主应力拉应力裂纹扩展准则进行了补充和修正.修正后的拉应力裂纹扩展准则称为最大周向拉应力裂纹扩展准则.它不仅可以有效地确定裂纹扩展方位、扩展方向和扩展条件,而且可以有效地确定裂纹扩展步长.根据修正的裂纹扩展准则,给出了三维裂纹曲面的数学描述方式,可以有效地模拟扩展曲面的弯折和扭曲.     

疲劳裂纹扩展的逻辑框架

人们已经发现应力强度因子变程△K与疲劳裂纹扩展率da/dN之间具有良好的对应关系,并由此建立了反映这些关系的各种理论。根据实验结果建立的疲劳裂纹扩展理论往往是假设性的(conjectory);但同时也可以用严谨的逻辑推理来导出疲劳裂纹扩展理论。演绎推导的理论和假设性的理论互为补充,促进了人们对疲劳裂纹扩展规律认识的不断深化。 本文对30年来疲劳裂纹扩展领域的工作进行了系统的总结,具体回顾考察了四种演绎推导理论:①无限大均匀宽板中的小裂纹扩展理论;②da/dN与△K相关的相似理论;③小范围屈服条件下均匀材料中的裂纹扩展理论;④链开式疲劳裂纹扩展理论,并将上述四种理论囊括在一个逻辑框架之中,用以分析疲劳裂纹扩展问题。本文也简述了如何应用这一逻辑框架来理解总结反映疲劳裂纹扩展行为的各种表达式,解释复杂的小裂纹扩展和复合材料中的裂纹扩展。     

增韧环氧树脂的动态裂纹扩展研究

本文主要进行了环氧及增韧环氧树脂的断裂韧性及裂纹快速扩展的试验研究。试验过程中采用了ＧＬＣ－１型高速裂纹扩展测试仪来测试裂纹的扩展速度,得到在裂纹扩展过程中裂纹扩展速度曲线。本文结合不同的计算公式及有限元分析方法,讨论了各个确定断裂韧性公式的准确程度,发现传统的静态断裂韧性的分析方法所得到的结果偏大,有一定的危险性,建议使用试验与数值计算相结合的方法;同时还发现增韧不仅可以提高材料的静态和动态断裂性能,而且在裂纹扩展过程中可以起到减缓裂纹扩展的作用     

裂纹转子分岔、混沌行为研究

分析非线性涡动中裂纹转子在裂纹存在和裂纹扩展两种情形下的典型非线性动力学行为--混沌和分岔现象.在2/3倍临界转速区,裂纹深度浅于R/2的裂纹转子有分岔和拟周期响应出现;深度超过R/2的裂纹转子会出现分岔及混沌现象.裂纹角β对这些非线性动力学行为有很大影响.     

焊接接头热影响区表面裂纹疲劳扩展速率

给出了数据处理的方法，通过对试验数据的分析，给出了裂纹扩展速率与ΔK的关系，为油田的安全生产提供了依据。     

含45度斜裂纹圆柱薄壳动态特性试验研究

测量了含45度斜裂纹圆柱薄壳的固有频率并拍摄了相应的激光全息振型图. 实验表明斜裂纹比轴向和环向裂纹对壳体动态特性的影响更大,致使振型图发生了严重畸变而显得相当复杂,利用传统思路难以找到裂纹长度对壳体动态特性的影响规律. 为此,把裂纹周围的振动看作为一种独立的局部振动,从而把含斜裂纹壳体的各种复杂振型划分为3类：纯局部振动振型、纯原振动振型、局部振动和原振动耦合振型. 其中前两种振型的固有频率皆随裂纹的加长而降低,但对于耦合振型有时会出现``随裂纹加长频率反而升高的现象',这是由于把壳体原振动的频率和局部振动的频率相混淆而产生的错觉.     

集中力拉伸作用下的不可压缩橡胶类锥体

分析了受集中力拉伸作用下不可压缩橡胶类锥体尖端附近的应力分布及形变行为。给出了锥体尖端应力场的渐近解，当锥角为１８０°时，即为非线性的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ问题的解。     

METHOD OF STRONGLY SINGULAR INTEGRAL EQUATION FOR THE TORSION OF CYLINDER WITH EDGE CRACK

From the dislocation type solution of the torsion of single crack,by using the concept of finite part integrals,we reduce the torsion problem of cylinder with a single crack into an integral equation with strong singularity.The numerical method is also obtained and several numerical examples are calculated successfully at the end of this paper.     

SINGLE AND DOUBLE EDGE INTERFACE CRACK SOLUTIONS FOR ARBITRARY FORMS OF MATERIAL COMBINATION

In this paper interfacial edge crack problems are considered by the application of the finite element method. The stress intensity factors are accurately determined from the ratio of crack-tip-stress value between the target given unknown and reference problems. The reference problem is chosen to produce the singular stress fields proportional to those of the given unknown problem. Here the original proportional method is improved through utilizing very refined meshes and post-processing technique of linear extrapolation. The results for a double-edge interface crack in a bonded strip are newly obtained and compared with those of a single-edge interface crack for different forms of combination of material. It is found that the stress intensity factors should be compared in the three different zones of relative crack lengths. Different from the case of a cracked homogeneous strip, the results for the double edge interface cracks are found to possibly be bigger than those for a single edge interface crack under the same relative crack length.     

STRESS－STBAIN FIELD NEAR CRACK TIP AND CALCULATION OF CRITICAL STRESS OF CRACK PROPAGATION IN A PURE BENDING BEAM OF RECTANGULAR SECTION WITH ONE－SIDED MODEICRACK

ＳＴＲＥＳＳ－ＳＴＢＡＩＮＦＩＥＬＤＮＥＡＲＣＲＡＣＫＴＩＰＡＮＤＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＯＦＣＲＩＴＩＣＡＬＳＴＲＥＳＳＯＦＣＲＡＣＫＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮＩＮＡＰＵＲＥＢＥＮＤＩＮＧＢＥＡＭＯＦＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲＳＥＣＴＩＯＮＷＩＴＨＯＮＥ－Ｓ...     

CRACK PROPAGATION IN STRUCTURES SUBJECTED TO PERIODIC EXCITATION

In the present paper,a simple mechanical model is developed to predict the dynamic response of a cracked structure subjected to periodic excitation,which has been used to identify the physical mechanisms in leading the growth or arrest of cracking.The structure under consideration consists of a beam with a crack along the axis,and thus,the crack may open in Mode I and in the axial direction propagate when the beam vibrates.In this paper,the system is modeled as a cantilever beam lying on a partial elastic foundation,where the portion of the beam on the foundation represents the intact portion of the beam.Modal analysis is employed to obtain a closed form solution for the structural response.Crack propagation is studied by allowing the elastic foundation to shorten(mimicking crack growth)if a displacement criterion,based on the material toughness,is met.As the crack propagates,the structural model is updated using the new foundation length and the response continues.From this work,two mechanisms for crack arrest are identified.It is also shown that the crack propagation is strongly influenced by the transient response of the structure.     

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。