裂纹稳定扩展的有限元分析

本文基于塑性理论的增量理论和等向硬化模型,用有限元法分析了具有中心裂纹的矩形板,在载荷逐渐增加的情况下,裂纹稳定扩展至失稳开裂的过程.用若干斜率不同的直线模拟材料的应力应变曲线.提供了数值分析的程序,证明了在裂纹稳定扩展中,塑性能与裂纹尺寸成线性关系.并将数值分析结果与试验资料进行了比较.最后简单讨论了关于裂纹扩展的不同分析方法.     

表面裂纹疲劳扩展的数值模拟(Ⅱ)

根据Paris疲劳裂纹扩展规律,对拉伸和纯弯曲疲劳载荷下表面裂纹扩展进行了数值模拟。数值模型中,用三次样条函数曲线拟合裂纹尖端,在裂纹扩展增量计算中考虑了裂纹闭合影响。裂纹形状演化的模拟结果与Newman和Raju经验公式预测结果进行了比较,表明了所采用的数值模拟方法的实用性。研究发现,裂纹闭合对疲劳裂纹扩展过程中的裂纹形状演化以及裂纹尖端的应力强度因子(SIF)分布都有明显影响。同裂纹形状演化一样,疲劳裂纹扩展过程中裂纹尖端的SIF分布表现出明显的特征。最后,建议了一个简单函数来统一描述表面裂纹尖端的SIF分布。     

缺口短疲劳裂纹扩展的弹塑性断裂力学

前言缺口试件疲劳有许多不同于光滑试件疲劳的特征,其中最主要的就表现在疲劳裂纹扩展方面.在循环载荷作用下,缺口试件应变分布是不均匀的,缺口顶端往往存在一循环塑性应变区,在其周围是弹性应变区.一般来说,微裂纹在缺口顶端形成;其Ⅰ阶段传播周次很短,缺口试件疲劳寿命主要由短裂纹在缺口塑性应变区传播周次及裂纹在弹性应变区传播周次两部分组成.短裂 ...     

弹塑性裂纹稳定扩展的有限元分析

1.引言工程上广泛使用的高韧性低强度材料,在裂纹起裂至破坏过程中,存在着一个稳定扩展阶段.近十多年来,此问题日益引起人们的重视.就工程应用而言,人们特别关心能否给出一个能很好描述裂纹稳定扩展过程的参数,该参数应满足如下要求:即不依赖于试件的几何形状、所采用的计算模式、裂纹稳定扩展量的大小;能予测裂纹的产生及裂纹的不稳定性;能适用于全塑性状态、具有合理的经济性、易于度量等.迄今为止,许多学者对此问题进行了研究,提出了一些参量.paris提出J积分和J积分变化率dJ/da;De knoing提出裂纹顶端张开角CTOA;Green和Knott使用裂纹平均张开角COA,COA与COD都有明确的物理意义,直接反映裂纹的扩展,并提供直接度量的可能性;以后又有人提出将广义能量释放率G作为一参数,此参数对试件     

雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力学机制研究

通过相似材料模拟试验的方法研究了双轴压缩载荷作用下闭合雁形裂纹的起裂、扩展和岩桥的贯穿机理，得到了双轴压缩载荷作用下，不同方位雁形裂纹的开裂角、起裂载荷、岩桥贯通载荷及临界失稳载荷等重要的断裂力学参数，提出岩桥的破坏模式有剪切破坏、拉剪复合破坏和翼裂纹扩展三种     

用增量的路径无关积分率(T*)研究蠕变裂纹的扩展

主要研究了增量路径无关积分参数(T*)在蠕变裂纹非稳定扩展阶段的推广应用,在确定积分参数(T*)与裂纹扩展速率有线性关系的同时,对三轴应力度、塑性应变和蠕变应变等裂尖参数在裂纹扩展过程中的变化作了比较和说明.     

Ⅱ型动态扩展裂纹尖端场的仿真分析

采用弹粘塑性力学模型,对Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的对数奇异性,进行了数值仿真计算。详细地分析了粘性系数α、马赫数M^2对裂纹尖端的应力场影响。指出了文献[1]中对数奇异性区域存在的问题,解释了文献[1]中过度区的成因,对过度区尖端场解的形式和求解方法做了合理的推测。     

Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹疲劳扩展规律研究

本文以含倾斜裂纹的拉伸板为试验模型,进行了Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹疲劳扩展实验证实了文献[1]提出的复合型裂纹疲劳扩展寿命预计方法是一种较高精度的工程计算方法。本文提出了估算拉伸板中斜裂纹疲劳扩展寿命的另一种方法——投影法。与实验数据相比,投影法在较大范围内与实验结果相吻合;同文献[1]具有同等精度,但计算简便。本文根据实验结果,对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的疲劳扩展角与在单调载荷作用下的断裂角之间的差别作了初步的探讨。发现实际的疲劳扩展角普遍大于单词载荷下的断裂角。     

用增量的路径无关积分率研究蠕变裂纹的扩展

主要研究了增量路径无关积分参数在蠕变裂纹非稳定扩展阶段的推广应用,在确定积分参数与裂纹扩展速率有线性关系的同时,对三轴应力度、塑性应变和蠕变应变等裂尖参数在裂纹扩展过程中的变化作了比较和说明。     

Ⅱ型裂纹疲劳扩展中超载行为的研究

利用铝合金ＬＹ１２ＣＺ制十字型试样进行Ⅱ型裂纹的疲劳扩展试验，施加若干次短瞬的Ⅱ型超载。发现Ⅱ型裂纹的超载行为与Ⅰ型裂纹的不同，裂纹的扩展速率可几倍于未超载时相同应力强度因子幅度下的扩展速率；而且超载后的短瞬期间，裂纹在塑性区内仍保持较快的速率扩展。试验研究表明：Ⅱ型超载和Ⅰ型超载也许分别受不同的机制控制；它更类似于Ⅲ型超载。     

FRP加固金属裂纹板的断裂力学分析

传统的金属结构加固方法会形成新的疲劳源,而粘贴FRP加固则具有明显的优势．提出了“三维实体-弹簧-壳元”有限元模型,金属板采用三维实体单元, FRP采用壳单元,用弹簧单元来模拟FRP与金属板之间的胶层,对金属裂纹板粘贴FRP加固后的性能进行了线弹性断裂力学分析,并对影响金属板裂纹前缘应力强度因子的参数进行了讨论．分析结果表明,采用高弹性模量的FRP和增加FRP的厚度对改善加固效果非常明显．     

聚乙烯Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展实验研究

本文采用中密度聚乙烯(MDPE)单边斜切口板状试样,完成了多种条件下的Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展试验。通过对裂尖和裂尖银纹区演化的全程显微测量,获取了各试样疲劳裂纹扩展过程的一致性特征,其过程分为初始银纹区萌生、银纹区转向、裂纹宏观扩展三个阶段。通过计算发现最大周向拉应力准则能精确预测第一阶段初始银纹区的萌生角度。试验表明第二阶段中银纹区发生转向,且第三阶段中裂纹始终沿垂直于外载荷方向的路径扩展,该现象通过银纹机理结合对裂尖奇异场的分析得到了解释,并从断面分析中得到印证。对比不同加载角下试样的裂纹扩展过程,发现裂纹萌生时间随加载角增大显著增长,但裂纹扩展特征一致。     

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     

焊接球形贮罐的表面裂纹的断裂力学分析

一、前言在化工设备中广泛使用各种压力容器,其中焊接球形贮罐占很大比例。球形贮罐在焊接过程中很容易产生表面裂纹。用无损检验的方法可以检查出这些裂纹,然后挖掉重焊。但无损检验的方法不能保证检查出所有的裂纹,而且在打压试验或工作条件下,还可能产生新的裂纹。因此为了保证球罐能安全使用,要求材料,特别焊缝地区的材料有足够的韧性,并用断裂力学分析给出容许的裂纹尺寸。当漏检裂纹或新生裂纹小于容许裂纹尺寸时,则可认为球罐能安全使用。      

微小区域高应变的测定(Ⅱ)--裂纹顶端应变的测定

作者采用金相法,测定了微小区域内的高应变.本文是其第二部分,裂纹顶端应变分布的测定.对于静止裂纹,试样心部(平面应变)裂纹顶端应变分布可表示为s=0.14(x/δ)~(0.64);对于扩展裂纹,若以裂尖为原点,则裂纹顶端应变分布可表示为s=0.7 5exp(-38x).     

应用激光散斑技术研究稳定扩展过程中的裂纹张开位移

本文应用激光散斑照相放大技术和夹层散斑技术,测量了稳定扩展过程中的裂端张开位移和裂端前方纵向应变的变化,并提供了部分实验结果. 1.实验测试技术和数据处理 实验采用了散斑照相放大光路,放大10倍,并用夹层散斑法记录散斑场.试件有两种,一种是0.2毫米厚的铝箔试件(E=8500kg/mm~2,σ_(0.2)=14.2kg/mm~2,σ_b=15.4kg/mm~2),双边裂纹,尺寸见图1.两条裂纹长短不等,测量长裂纹裂端的变形.为了观察远场应变随裂纹缓慢扩展的变化,在试件上贴了一个2×3毫米的应变片,实验中用应变仪进行测量.第二种试件是0.1毫米厚的紫铜箔试件,单边裂纹,尺寸见图2.     

非线性弹性介质中冲击波斜反射的研究(Ⅱ)

利用前文结果求解了冲击波在固壁及滑动刚壁两种边界面上的斜反射问题。在滑动刚壁的情,很可能出现马赫反射图象。     

海洋平台K型管节点的疲劳裂纹扩展分析Ⅱ:数值分析

对于已含初始裂纹平台管节点的寿命预测很大程度上依靠应力强度因子的精确值,而复杂载荷条件下的节点应力强度因子的计算尚无参数方程直接确定.本文提出了一种含表面裂纹的K节点的有限元网格产生方法,即把整个K节点划分为几个子区域,每个子区域的网格具有不同类型的单元和不同的密度.这种方法在控制网格密度,尤其是控制沿着裂纹边缘单元的边长比方面有其独特的优越性,当所有子区域的网格自动产生后,容易得到整个结构的有限元模型.同时用J积分和位移外推插值法分别计算了一个K型节点沿着裂纹前缘的应力强度因子值,发现:试验得到的应力强度因子值和提出的模型计算结果非常吻合,证明了所提有限元模型的准确性.     

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.     

裂纹扩展稳定性的实验研究

对五种金属材料进行了裂纹扩展稳定性的实验研究,试件分别采用三点弯曲试件(3PB 试件)和紧凑拉伸试件(CT 试件).试验结果分别由载荷 P——位移Δ曲线斜率的变化,(dp)/(dΔ)——Δ曲线,和撕裂模量曲线验证“撕裂失稳准则”.实验表明该准则是非保守的,同时还表明材料撕裂模量曲线 T_(MAT)-Δ(?)有相当离散度.