集中载荷作用下正交复合材料板奇异应力场的焦散线模拟实验

本文利用焦散线理论和复合材料力学的弹性理论封闭解,对集中载荷作用下半无限正交复合材料板的奇异应力场进行了光力学可视化分析,系统地推导了奇异区域应力集中问题的焦散线及初始曲线参数方程,建立了应用集中载荷与焦散斑特征尺寸的相互依赖关系,并对不同类型正交复合材料在集中载荷作用下应力奇异区的焦散线与初始曲线进行了模拟,分析了集中载荷作用区域的应力奇异特征,并与实验结果进行了比较。     

焦散线实验方法综述

基于170篇焦散线方面的论文,对焦散线法的提出、发展和近况,做了综述。对焦散线法的基本原理。给出了详细的叙述。介绍了焦散线法的各种应用,特别是在断裂力学中的应用。还对动态焦散线的枝术关键和最新进展作了介绍。     

斜入射透射焦散线测量误差的数值分析

本文根据程函理论,用空间解析几何方法,推导了在ｘ－ｚ或ｙ－ｚ平面内斜入射的平行光线在含Ⅰ型裂纹透明材料中传播的方程,并通过数值解对其形成的焦散线的畸变进行了分析,给出了几种典型透射材料中由于斜入射造成的焦散线直径的偏差曲线     

爆炸载荷下非透明介质断裂的焦散线实验方法

首次把焦散线实验方法应用于非透明介质在爆炸载荷作用下的断裂问题的研究.在采用DDGS-Ⅱ型多火花式高速摄影和反射式焦散线光路系统基础上,改进了镜面移植的试件加工方法,实现了较大面积的镜面移植;设计了可多角度调节的爆炸加载架,引进切槽控制爆破技术,满足了爆生裂纹穿过镜面区的要求和摄影记录测量要求.并应用该实验方法,进行了两种非透明介质(人造石和PVC)爆炸致裂的焦散线实验,得到爆生裂纹在人造石和PVC试件扩展过程中不同时刻的焦散线照片,分析了人造石试件中爆生裂纹的运动学和力学行为特征.爆炸加载反射式焦散线实验方法拓展了焦散线实验的应用范畴,为研究非透明介质的爆炸动态断裂问题提供了方法.     

用动态焦散线方法研究圆环在冲击载荷作用下的破坏机理

本文用动态焦散线实验方法并结合理论分析,深入地研究了圆环在冲击载荷作用下的破坏问题。考察了试件的几何尺寸和支承材料对破坏模态及破坏过程的影响。用应力波传播的几何理论(rays-theory)分析了应力波在圆环内部的传播过程,着重分析了圆环中应力波聚焦的现象。理论分析和实验结果在破坏时刻和破坏位置上吻合的很好。     

非平行光反射焦散线法测量动态K1的一些理论和技术问题

本文分析了非平行光反射焦散线法测量Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的一些理论问题,讨论了焦散面的形成和摄影记录系统的光路布置及参数选择并提出一种采用单透镜的沙丁相机高速摄影技术。该技术可以获得尺寸比通常所得的焦散象大得多的焦散记录。     

爆炸应力波作用下裂纹与孔洞的动态焦散线分析

将高速摄影技术与动态焦散线方法相结合，研究了爆炸应力波对裂纹、空孔的作用历史，记录了环绕它们的动态焦散斑图，给出了爆炸应力场中裂纹尖端复合应力强度因子的时间依赖关系以及空孔周围应力场分布的瞬态变化过程，为固体介质的爆破机理研究提供了新方法。     

冲击载荷下扩展裂纹尖端动态能量释放率分布的焦散线分析

借助高速摄影捕捉裂纹瞬态扩展过程,利用动态焦散线研究了含有裂纹的三点弯曲梁在冲击载荷作用下扩展裂纹尖端的动态能量释放率分布规律;综合分析了裂纹扩展时间、长度、速度,以及扩展裂纹尖端动态应力强度因子与它的变化关系,表明了动态能量释放率在裂纹扩展过程中的驱动作用。     

焦散线法求解裂纹应力强度因子的两种改进方法

为提高焦散线法求解应力强度因子的精度,提出了两种基于多点非线性最小二乘法的改进方法。文中推导了控制方程,编制了程序,阐述了实验技术。作为应用实例,对三种典型裂纹试件作了测试与处理。结果表明,用本文方法处理的结果比文［１］经典法的结果有很大改进。作者还对图像处理用于焦散线法应力强度因子的提取作了初步探讨［５     

集中载荷作用下各向异性平面内的椭圆孔或裂纹问题

应用复变函数Cauchy积分的方法,对含有椭圆孔或裂纹的各向异性平面,系统地导出了当其在面内受任意集中载荷作用时的复应力函数解或裂纹应力强度因子解析解,即基本解;并通过基本解的迭加,得到了在椭圆孔周或裂纹表面作用一般外载时的解,其特例证实了上述解的正确性。     

二维小接触问题的焦散线分析

本文是以一组聚碳酸脂园盘试件,用焦散线法对小接触问题所进行的一系列实验分析,其中包括一个滚柱轴承的模拟分析,定量地得到了接触面宽度和面上的应力。对小接触奇异应力场给出可靠的定量结果,这是其他实验力学手段目前难以解决的。此外,本文的实验分析结果也与理论计算相当一致。     

焦散线法确定应力强度因子的条件

基于焦散线的形成原理及含裂纹受力试件在裂尖附近区域的应力分布,得到了焦散线法确定应力强度因子的条件：初始曲线半径与试件厚度之比大于0．5。当满足该条件时,对光学各向同性材料及光学各向异性材料前表面反射的情形,只需测量焦散线沿横向的最大尺寸便可较精确地确定应力强度因子;而对于光学各向异性材料的透射或后表面反射情形,只有在忽略远场非奇异应力的影响后,才可借助焦散线的横向尺寸近似确定应力强度因子。     

动态焦散线实验方法及其在断裂力学中的初步应用

本文给出了静、动态的焦散线方程,和确定裂纹尖端位置、动应力强度因子K_1~d的计算公式,并证明了在裂纹扩张速度较低时,可用静态公式计算,还研究了带预裂纹的三点弯曲梁和圆环在冲击载荷下的断裂问题,得到了系列动态焦散线照片、裂尖位置和动应力强度因子随时间的变化曲线。     

环氧树脂涂层焦散线法及用于测定应力强度因子

本文提出了一种新的实验方法——涂层焦散线法,可用于难加工的非透明材料。作为应用,对铝试件的应力强度因子进行了测定并与有限元法的计算结果作了对比。在数据处理中采用多点法构造目标函数,并引入具有选代过程的统计试验法对其进行求解,从而提高了实验精度。     

用焦散线法研究PP/PA6/POE-g-Ma的动态断裂性能

研究了由直接共混法制备而成的聚丙烯/尼龙6/马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(PP/PA6/POE-g-MA)三元共混体系的静、动态力学性能,并采用反射型动态焦散线方法对其动态断裂性能进行了实验研究。根据动态断裂实验过程中得出的I型裂纹尖端的焦散斑,测得PP/PA6/POE-g-Ma共混高聚物的动态断裂韧性和裂纹扩展速度。此外,本文通过扫描电镜对动态断裂截面的细观观测,进一步分析了材料损伤破坏的机理,并探讨了共混高聚物方法对材料抗断裂性能的影响。实验结果表明,动态焦散线方法为高聚物复合材料的动态断裂实验研究提供了一种可行的方法,并可为高聚物复合材料性能的改进提供依据。     

A study of dynamic caustics around running interface crack tip

Based on the first invariant of stress singular field in the vicinity of running tip of an interface crack, mapping equations of the caustic curve on the reference plane and the initial curve on the specimen plane are developed. The dynamic caustics are analyzed for the crack propagating along the interface between two bonded dissimilar materials. The variation of the caustic configurations is shown with the velocity change of the running crack and the ratio change of the stress intensity factors. Two characteristic dimensions are proposed that are not only practically measurable from optical caustic contours but also suitable to represent the behavior of transient caustics. The project supported by the National Natural Science Foundation of China and the Scientific Commission of Yunnan Province of China     

裂纹扩展速度对焦散线的影响和动态应力光学常数的测定

本文从焦散线形成原理的数学描述出发,用扩展裂纹尖端附近的应力分量表达式,在前人工作的基础上,作了详细的数值计算。特别分析了裂纹扩展速度对焦散斑和初始曲线的形状、大小的影响,为测量扩展裂纹尖端的动态应力强度因子K_1~d提供了依据,并通过拟合得到了以裂纹扩展速度为参量的修正因子表达式。本文还提出了一种测定透明材料动态应力光学常数的方法,并用这一方法测定了有机玻璃的动态应力光学常数。     

A study on caustic method in cracked plate under symmetric bending

Based on Chun-Tu Liu's result for Reissner's plate, an equation of caustics in cracked plate under symmetric bending was obtained. The shape and the distribution of light intensity of the caustic curve were discussed in detail. The relation between the stress intensity factor (SIF) and the size of the caustic curve was found by numerical method, and a simple and accurate experimental method for evaluating SIF in plate under bending was proposed.