多个共面任意分布表面裂纹的应力强度因子

采用线弹簧模型求解多个共面任意分布表面裂纹的应力强度因子。基于Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板理论和连续分布位错思想,通过积分变换方法,将含有多个共面任意分布表面裂纹的无限平板问题归结为一组Ｃａｕｃｈｙ型奇异积分方程。利用Ｇａｕｓｓ－Ｇｈｅｂｙｓｈｅｖ笔法获得了奇异积分方程的数值解。为验证本文法的正确性,文中最后给出了有关应力强度因子或Ｐ－Ｖ曲线的数值结果并与现有的理论结果或实验结果进行了对比。结果表明了连续位     

焊接节点半椭圆表面裂纹应力强度因子的权函数计算

本文采用一种改进的权函数法来计算焊接节点半椭圆表面裂纹应力强度因子ＫＩ值，并给出了相应的数值处理方法，就Ｔ型板节点进行了数值验算。     

垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究

用实验方法研究了具有垂直界面方向裂纹的界面断裂力学问题．根据实验结果对裂尖区域的奇异性性质、角位移分布、应力强度因子等进行了分析，并将实验结果与理论结果进行了比较和讨论     

含表面半椭圆裂纹板裂纹尖端应力强度因子的三维光弹分析

本文用三维光弹法得到了含表面半椭圆裂纹板拉伸载荷下应力强度因子 K_Ⅰ沿整个裂纹前缘的分布及由不同裂纹深度引起的有限厚度效应,得到的实验结果与理论结果进行了比较和分析,并对角点上的奇异性进行了定性分析.     

焊接残余应力平板多个共面表面裂纹的应力强度因子

采用线弹簧模型求解含焊接残余应力平板多个共面任意分布表面裂纹的应力强度因子.利用边裂纹权函数给出了裂纹表面上沿厚度非线性分布的残余应力向线性分布的转化公式.基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将含多个共面任意分布表面裂纹的无限平板问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法获得了奇异积分方程的数值解.以三共面表面裂纹为例,计算了表面裂纹的应力强度因子,并讨论了裂纹间距、裂纹几何形状等因素对应力强度因子的影响.     

层状介质中多个非共面Griffith裂纹的弹性波散射问题研究

本文利用积分变换的方法,研究了层状介质中多个非共面Griffith裂纹的弹性波散射问题,导出了当入射波分别为P(SV)波及SH波时的散射对偶积分方程,并以双覆盖层半空间中的双裂纹为例,对反平面剪切波的散射场进行了求解和较为详尽的分析。最后通过数值计算,得到了许多有关的动力学特性曲线,从而揭示了层状介质中多裂纹弹性波散射问题中的某些内在规律。     

考虑表面弹性效应时正三角形孔边裂纹反平面剪切问题的断裂力学分析

基于表面弹性理论和保角映射技术,研究了远场作用反平面剪切载荷作用下考虑表面弹性效应时正三角形孔边裂纹问题的断裂性能.给出了孔边应力场的精确解,获得了裂纹尖端应力强度因子的解析解答.数值算例中讨论了裂尖应力强度因子随三角形孔尺寸、裂纹长度和表面性能的变化规律.结果表明:当三角形孔的尺寸在纳米量级时,无量纲应力强度因子具有显著的尺寸效应;随着三角形孔尺寸的增大,论文结果趋近于经典断裂理论解答;无量纲应力强度因子随孔边裂纹长度的增加,先增大而后减小;当孔边裂纹长度较小时,表面效应影响较弱;应力强度因子的尺寸效应受表面性能影响显著.     

表面扩散控制下币型微裂纹的演化

根据表面扩散控制下物质迁移规律,建立轴对称有限单元法,分析了币型微裂纹的外形演化过程．在表面扩散控制下,形态比为β的币型裂纹演化的物理图像是:当β＜βⅠ＝18.0,币型裂纹直接球化; 当β≤β＜βⅡ＝34.6,演化为一环状裂腔;当βⅡ≤β＜βⅢ＝148.9时,演化为一环状裂腔和球形空洞;当βⅢ≤β＜βⅣ=240.0,演化为两环状裂腔．和分离出环状裂腔过程相比,球化过程是快过程;在逐层分离出环状裂腔过程中,后一级的分离相应前一级的分离是快过程．     

在轧机机架产生双表面贯穿裂纹下的断裂强度分析

某钢厂的2030平整轧机机架上发现有R=60mm的双表面张开型圆裂纹，为了安全生产，必须给出断裂力学强度评价。但是，要获得这种裂纹的应力强度因子，还没有理论解，文章应用弹性论并结合三维光弹性法和有限元法得到了K2值，二个方法所取得的值不仅吻合而且获得了机架在设计载荷下工作裂纹是稳定和不扩展的结论，此结论对生产现场有极大指导意义。     

表面裂纹问题瞬态响应的边界元分析

本文将拉氏变换-边界元法用于表面裂纹问题的瞬态响应分析。文中讨论了拉氏反演参数的选择和动态应力强度因子的计算方法。作为程序的考核和离散方案的选择,分别地计算了水平柱体一端固定、另一端受p(t)=poH(t)载荷时的位移响应和具有贯穿裂纹的厚板在两种离散方案时的动态应力强度因子响应。最后,还计算了若干载荷工况的半圆表面裂纹板应力强度因子的瞬态响应,获得了有效的数值结果。     

基于子模型法的带有表面裂纹钢丝应力强度因子研究

钢丝裂纹应力强度因子是进行钢丝疲劳断裂寿命评估、疲劳裂纹扩展分析和钢丝断裂强度评估等工作的重要参数。本文首先介绍了裂纹扩展分析软件FRANC3D,然后基于子模型法模拟研究了拉伸荷载作用下带有表面裂纹钢丝的应力强度因子,裂纹种类包括直线形裂纹和半圆形裂纹,最后拟合得到拉伸荷载作用下带表面裂纹钢丝的应力强度因子形状修正系数表达式,分析了利用该公式进行承载力评估时产生误差的原因。研究结果表明,利用子模型模拟分析拉伸荷载作用下带有表面裂纹的钢丝应力强度因子时计算精度高,计算速度快,对计算机硬件要求低;利用该方法得到的钢丝裂纹应力强度因子,在进行索承式桥梁吊索安全性能评估时,评估结果更精确。     

应力诱发表面扩散下晶内微裂纹演化的有限元分析

基于物质表面扩散和蒸发-凝结的经典理论,对金属材料内部晶内微裂纹在应力诱发下不稳定外形演化进行了有限元模拟。结果表明,在拉压载荷下,椭圆形晶内微裂纹演化分叉存在临界形态比βc,当β＜βc 时,微裂纹逐渐圆柱化;当β≥βc 时,微裂纹分节为三个裂腔。微裂纹分节时间随形态比增大成近似线性减小,随着拉压应力的增大,微裂纹发生分节的临界形态比和分节时间都将减小。     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中，例如在残余应力场中，裂纹前缘应力强度因子（ＳＩＦ）分布的工程实用计算法——基本模式法。本文先通过高自由度的三维有限元分析，给出接头和裂纹几何参数Ｔ１／Ｔ、ａ／Ｔ、ａ／ｃ一系列组合的基本几何模型（文中给出２７种）在选定的基本应力模式（本文给出８种）作用下，沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布，并形成一个数据库。利用这些基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半随圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布。在本方法中，可以考虑角接接头板厚比Ｔ１／Ｔ对ＳＩＦ分布的影响。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展行为及寿命计算问题。     

内压对多场诱发表面扩散下微裂纹演化的影响

根据表面扩散控制下物质迁移机制,建立力、电、热和内压共同作用下的有限单元法,详细讨论了多场诱发表面扩散下金属材料内部微裂纹的演化过程。结果表明：对于形态比为 的微裂纹,存在一临界电场值 。当 时,微裂纹逐渐圆柱化;当 时,微裂纹分节为上下或左右两个较小的微裂纹。随着内压的增大,微裂纹圆柱化时间增长,而分节时间显著减小,且内压有助于微裂纹分节。对于 的微裂纹,当 、 和 一定时存在一临界内压值 。当 时,随着电场和内压的增大会率先在裂纹的上下两端发生裂纹扩展。对于 的微裂纹,当 MPa时,内压对临界值 的影响较小。     

考虑表面效应时正三角形孔边裂纹反平面剪切问题的断裂力学分析

基于表面弹性理论和保角映射,研究了远场反平面剪切载荷作用下考虑表面效应时正三角形孔边裂纹问题的断裂性能。给出了孔边应力场解答,获得了裂纹尖端应力强度因子解析解答。数值算例讨论了应力强度因子随三角形孔尺寸、裂纹长度和表面性能的变化规律。结果表明：当三角形孔尺寸在在纳米量级时,无量纲应力强度因子受孔隙尺寸影响显著;随着三角形孔尺寸的增大,本文结果趋近于经典断裂理论解答;无量纲应力强度因子随裂纹长度的增加,数值先增大而后减小;裂纹相对长度较小时,表面效应影响较弱;应力强度因子的尺寸效应受表面性能影响显著。     

一维六方准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹的干涉效应

关于准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹干涉效应的问题,提出了一种可获得精确解的新方法。首先,将Gurtin-Murdoch表/界面理论推广运用到准晶材料中的纳米裂纹问题,建立了裂纹表面上含声子场、相位子场的应力边界模型;然后,利用复变函数中的共形映射方法,将直线裂纹问题化为单位圆孔问题;再借助于柯西积分方法获得了问题的封闭解;最后,数值结果表明：当裂纹的尺寸减小到纳米量级时,表面效应将对声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩产生显著的影响,从而改变其力学性能,即裂纹尺寸越小,表面效应越强,声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩的数值变化越大;螺型位错偶极子力偶臂的方向对像力的极值和自身平衡亦有较大影响。