动态扩展裂纹的若干反平面问题的研究

采用复变函数论,对反平面条件下的动态裂纹扩展问题进行研究。通过自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann—Hilbert问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹面受均布载荷、坐标原点受集中增加载荷、坐标原点受瞬时冲击载荷以及裂纹面受运动集中载荷Px／t作用下的动态裂纹扩展问题进行求解,得到了裂纹扩展位移、裂纹尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。     

圆形界面裂纹反平面问题的基本奇异解

本文研究反平面集中力作用下,不同弹性材料的圆形界面上有多条裂纹的问题。运用复变函数的解析延拓技术与奇性主部分析方法,首次获得该问题的一般解答,求出了几种典型情况的封闭解;算出了应力强度因子,并由此导出一系列特殊结果,其中几个与已有文献完全吻合。     

非对称III型界面裂纹扩展的动态问题

通过复变函数论的方法,对非对称Ⅲ型界面裂纹扩展的动态问题进行了研究.采用自相似函数的方法可以轻易地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并求得了裂纹坐标原点分别受到变载荷$Pt/ x$, $Px^3 /t^2$作用下的解析解的一般表达式.通过Muskhelishvili方法可以相当简单地得到问题的闭合解. 利用这些解并采用叠加原理,可以求得任意复杂问题的解.      

非对称Ⅲ型界面裂纹扩展的动态问题

通过复变函数论的方法,对非对称Ⅲ型界面裂纹扩展的动态问题进行了研究.采用自相似函数的方法可以轻易地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题,并求得了裂纹坐标原点分别受到变载荷Pt/z,Px3/t2作用下的解析解的一般表达式.通过Muskhelishvili方法可以相当简单地得到问题的闭合解.利用这些解并采用叠加原理.可以求得任意复杂问题的解.     

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     

不同材料界面共圆弧裂纹的反平面问题

本文首次将不同弹性材料界面共圆弧裂纹版平面问题,化为解析函数边值问题,获得了一般解答,由此求出了几种典型情况的精确解,算出了应力强度因子。当两种材料相同时,本文结果与文[S]完全吻合。     

正交异性复合材料界面上反平面动态自相似扩展裂纹问题的解

采用复变函数论的方法，对复合材料界面上的裂纹扩展问题进行研究。并根据任意的自相似指数的断裂动力学问题，进行自相似求解，导出解析解的一般表示。应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hil-bert问题，并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹中心受阶跃载荷，裂纹面受到瞬时脉冲载荷作用下的界面裂纹扩展问题进行求解。得到了裂纹的位移。尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理。就可以很容易的求得任意复杂问题的解。     

含圆孤裂纹系的压电材料反平面应变问题

应用复变函数解析延展原理，并通过求解Ｒｉｅｍａｎｎ－Ｈｉｌｂｅｒｔ问题，得到了含圆弧裂纹压电材料反平面应变问题的一般解，对单个圆弧裂纹的情形，给出了封闭形式的复函数解和场强度因子，结果表明，当无限远处或裂纹表面同时受机械载荷（应力τ＾∞或Ｔｚ）和电载荷（电位移Ｄ＾∞或电荷ｑ）联合作用时，应力强度因子仅与机械载荷有关，而电位移动强度因子仅与电载荷有关。     

圆形域多圆孔多裂纹反平面问题研究

本文运用复变函数及积分方程方法，求解了圆形域多圆孔多裂纹反平面问题，建立了两种类型的基本解。复叠加原理和所得的基本解并沿国圆孔和裂纹表面取待定的基本解密度函数，可得到一组以基本解密度函数为未知函数的Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程。通过该积分方程组的数值可以得到密度函数的离散值，进而得到了裂纹尖端的应力强度因子。     

动态裂纹扩展中的分形效应

假设裂纹顶端沿着分形轨迹运动，建立了裂纹扩展的分形弯折（ｋｉｎｋｉｎｇ）模型来描述裂纹的动态扩展。根据这个模型，我们推导了分形裂纹扩展对劝态应力强度和裂纹速度的影响．动态应力强度因子与表观应力强度因子之比Ｋ（ｌ（ｔ），Ｖ）／Ｋ（Ｌ（ｔ），Ｏ）是表观裂纹速度Ｖ＿Ｏ，材料微结构参数（ｄ／Δａ），分维Ｄ和裂纹扩展路径的弯折角θ的函数。本文研究结果表明：在分形裂纹扩展中，表观（或量测）的裂纹速度Ｖ＿Ｏ很难接近Ｒａｙｌｅｉｇｈ波速Ｃ＿ｒ．动态断裂实验中Ｖ＿Ｏ明显低于Ｃ＿ｒ的原因可能是分形裂纹扩展效应所致。材料的微结构，裂纹扩展路径的分维和弯折角均很强地影响动态应力强度因子和裂纹扩展速度。     

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。     

Dynamic propagation problems concerning surfaces of asymmetrical mode III crack subjected to moving loads

With the theory of complex functions, dynamic propagation problems concerning surfaces of asymmetrical mode III crack subjected to moving loads are investigated. General representations of analytical solutions are obtained with self-similar functions. The problems can be easily converted into Riemann-Hilbert problems using this technique. Analytical solutions to stress, displacement and dynamic stress intensity factor under constant and unit-step moving loads on the surfaces of asymmetrical extension crack, respectively, are obtained. By applying these solutions, together with the superposition principle, solutions of discretionarily intricate problems can be found. Project supported by the Post-Doctoral Science Foundation of China (No. 2005038199) and the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province of China (No. ZJG04-08)     

矩形压电体中反平面裂纹的电弹性场

基于线性压电理论,本文获得了含有中心反平面裂纹的矩形压电体中的奇异应力和电场。利用Fourier积分变换和Fourier正弦级数将电绝缘型裂纹问题化为对偶积分方程,并进一步归结为易于求解的第二类Fred-holm积分方程。获得了裂纹尖端应力、应变、电位移和电场的解析解,求得了裂纹尖端场的强度因子及能量释放率。分析了压电矩形体的几何尺寸对它们的影响。结果表明,对于电绝缘型裂纹,裂纹尖端附近的各个场变量都具有-1/2阶的奇异性,能量释放率与电荷载的方向及大小有关,并且有可能为负值。     

粘弹性双材料界面裂缝的缝端位移场及动态断裂分析

本文研究的是经常在实际工程中遇到的粘弹性双材料界面裂缝的动断裂问题.由于粘弹性自身的复杂性,使得粘弹性双材料界面裂缝缝端应力的奇异性较弹性呈现出更为复杂的形式,从而使动断裂问题的分析变得更为困难.根据此情况,本文采用复阻尼理论反映粘弹性体的运动规律,用复势理论和平面问题复变函数解答的科洛索夫公式推导了粘弹性双材料界面裂缝缝端位移场及动态应力强度因子的求解公式,利用特解边界元进行了粘弹性双域耦合动力响应计算,按求得的公式用位移外推法计算了单边裂纹板在动荷载作用下的动态应力强度因子.分析了粘性,弹模比和缝长对动态应力强度因子的影响,得出了一些有益的结论.     

含节理岩体爆生裂纹扩展的动焦散模型实验研究

应用动态焦散线测试系统,模拟含节理岩体断裂爆破过程,进行了PMMA模型透射式动态焦散线实验,着重研究了爆炸初始裂纹与节理面不同夹角的情况下,裂纹尖端动态应力强度因子的变化规律,裂纹穿过节理面的扩展规律,以及裂纹扩展速度的变化规律。实验结果分析表明,爆生裂纹穿过节理面时,裂纹尖端的动态应力强度因子和裂纹扩展速度显著下降,穿过节理面后,应力强度因子又有所增强;裂纹穿过节理面时,裂纹会沿节理面偏离一段距离后沿初始裂纹方向继续扩展。研究结果可以为节理岩体的断裂爆破提供理论依据。     

含裂纹三点弯曲梁起始扩展的动态分析

本文利用高速摄影捕捉含裂纹三点弯曲梁在冲击下裂纹扩展过程，借助动态焦散线对裂纹尖端初始曲线范围内的应力第二不变量分布进行了试验研究，并通过Ｄｅｔ．－准则对动载下裂纹起始扩展的条件和方向进行了分析。结果表明：裂纹扩展的实际方向与理论预测相一致；Ｄｅｔ．－准则与焦散线相结合在动态断裂力学研究中具有广泛的使用价值     

Dynamic propagation problems concerning surfaces of asymmetrical mode Ⅲ crack subjected to moving loads

With the theory of complex functions, dynamic propagation problems concerning surfaces of asymmetrical mode Ⅲ crack subjected to moving loads are investigated. General representations of analytical solutions are obtained with self-similar functions. The problems can be easily converted into Riemann-Hilbert problems using this technique. Analytical solutions to stress, displacement and dynamic stress intensity factor under constant and unit-step moving loads on the surfaces of asymmetrical extension crack, respectively, are obtained. By applying these solutions, together with the superposition principle, solutions of discretionarily intricate problems can be found.     

Problems of collinear cracks between bonded dissimilar materials under antiplane concentrated forces

In this paper problems of cullinear cracks between bonded dissimilar materials underantiplane concentrated forces are dealt with.General solutions of the problems areformulated by applying extended Schwarz principle integrated with the analysis of thesingularity of complex stress functions.Closed-form solutions of several typical problemsare obtained and the stress intensity factors are given.These solutions include a series oforiginal results and some results of previous researches.It is found that under symmetricalloads the solutions for the dissimilar materials are the same as those for the homogeneousmaterials.