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M2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。     

动态裂纹尖端弹粘塑性场的研究

本文利用弹一粘一塑性材料力学模型,对动态扩展裂纹尖端的指数奇异性和对数奇异性进行了渐近分析。文中假定,弹性阶段的粘性效应可以略去,仅在塑性应变中粘性才起作用,对于这种模型,推导出了其率敏感型的本构关系。以Ⅱ型裂纹为例,进一步推导了两种奇异性下裂纹尖端场的渐近微分控制方程,并进行了数值仿真分析。同时讨论了粘性系数α、马赫数M^2对裂纹尖端应力应变场的影响,即,弹粘塑性材料扩展裂纹的奇异性取决于其粘性系数和马赫数,粘性系数较大时,裂纹尖端场具有对数奇异性;粘性系数较小时,裂纹尖端场具有指数奇异性。修正了文献中对数奇异性区域的大小;解释了文献中过渡区的成因;给出了过渡区尖端应力场解的形式,从而建立了裂纹尖端场的统一解。     

一种计算应力强度因子的奇异元

1 引言众所周知,裂纹尖端是一个应力奇异点,用有限元法计算裂纹尖端的应力强度因子迄今已有多种方法,但这些方法在不同程度上都存在着某些缺陷.文献[1]对国内外研究者在这方面的工作进行了介绍和评述,作者指出:“最有意义的工作是利用等参元获得有适合要求的奇异性的形函数的这一类方法”.为此,本文提出一种计算平面裂纹线弹性应力强     

稳恒扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

采用弹粘塑性力学模型代替通常的弹塑性模型，对于I型和Ⅱ型问题，分别求得了不可压缩材料中平面应变动态扩展裂纹尖端的指数奇异性场和对数奇异性场，消除了弹塑性解中存在的塑性激波。通过数值计算，分别求得了两种奇异属性的分界线，建立起统一的裂纹尖端奇异性场。     

幂硬化介质中平面应力动态裂纹的尖端弹塑性场

本文采用塑性动力学方程,对幂硬化介质中平面应力动态裂纹尖端场进行了渐近分析,其结果表明:在裂纹尖端附近,应力具有的奇异性,应变具有的奇异性,其中A是一个与塑性区尺寸有关的常数因子,r是离开裂纹尖端的距离,n为硬化指数,文中给出了尖端场的控制参量D,它依赖于马赫数;并且给出了各物理量的角函数。     

纤维端部的界面裂纹分析

基于弹性力学空间轴对称问题的通解,研究了短纤维增强复合材料中纤维端部的轴对称币形和柱形界面裂纹尖端的应力奇异性,得到了裂纹尖端附近的奇异应力场．研究结果表明,这两种轴对称界面裂纹尖端的应力奇异性相同,并且与平面应变状态下相应模型的应力奇异性一致,材料性能对裂纹尖端附近奇异应力场的影响可用三个组合参数描述     

理想塑性介质中平面应力 静止裂纹的尖端弹塑性场

本文详细分析了理想塑性介质中平面应力I型静止裂纹的尖端弹塑性场,结果表明:裂纹尖端应力场内可以不包含应力间断线,但含有弹性区,作为这个一般解的特殊情况,当弹性区被两侧的塑性区挤压消失而尖端场成为满塑性区时,便得到Hutchinson(1968)给出的解,此外,文中还给出了另一种均匀应力区位于裂纹前方的解,这是[1]未曾得到的。     

幂硬化材料Ⅲ型稳恒扩展裂纹奇异场

幂硬化材料稳恒扩展裂纹奇异场的分析是久未解决的困难问题。本文对Ⅲ型问题得到了含有对数奇异性的解,给出了尖端附近应力与应变的奇异场的可能变化范围。     

双材料界面Ⅰ型扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

双材料界面中存在材料黏性效应, 对界面裂纹尖端场的分布和界面本身性能 的变化起着重要的影响. 考虑裂纹尖端的奇异性, 建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹黏塑 性控制方程. 引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件, 对刚性-弹黏塑性界面I型界面 裂纹进行了数值分析, 求得了界面裂纹尖端应力应变场, 并讨论了界面裂纹尖端场随各影响 参数的变化规律. 计算结果表明, 黏性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素, 界面裂纹尖端为弹黏塑性场, 其场受材料的黏性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

各向异性硬化材料中Ⅲ型定常扩展裂纹的有限元分析

1.引言硬化材料的裂纹定常扩展是估计材料裂纹扩展阻力的重要课题。文献[1—2]分别用一种适用于裂纹定常扩展的有限元方法,分析了各向同性硬化材料的裂纹定常扩展问题。然而,大多数工程材料都表现出某种程度的鲍辛格效应,即材料在硬化过程中具有各向异性的性质。扩展裂纹尖端附近的材料经历了加、卸载甚至可能是反向加载的过程。因此,必须计入各向异性硬化的情况。Ibragimov用运动硬化理论讨论了Ⅲ型裂纹的定常扩展。文[4—5]研究了各向异性硬化材料的裂纹尖端渐近场。     

具有鲍氏效应的幂硬化材料Ⅲ型定常扩展裂纹奇异场

本文利用和提出的考虑鲍氏效应的塑性硬化(即各向异性硬化)模型,通过引入一表征各向异性硬化效应的参数β,得到了幂硬化材料的本构方程。分析了Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的弹塑性场,得到了对数奇异性的解。给出了尖端附近应力应变场的可能变化范围,及裂纹的开口位移。并对真实解作出了预期。     

静止裂纹尖端实验的HRR奇异场

用近代光学试验方法(面内云纹和投影云纹),测量了不同应变硬化指数材料(n=3.350～9.180)、平面应力Ⅰ型双边裂纹试件、裂纹尖端附近位移场和应变场。由试验结果分析了裂纹尖端位移奇异性,得到J主导区和围绕裂纹尖端附近HRR场分布。分析了HRR分布随载荷、材料不同的变化规律。     

扩展裂纹尖端奇异场的实验研究

用云纹方法测量了 LY12-M 铝材,双边裂纹试件、扩展裂纹沿 x和y方向位移场u_x,u_y。实验的裂纹尖端奇异场与 GH 理论奇异场进行了比较。两者偏差在±10％范围内,得到实验的 GH 奇异场范围与形状。实验证明:扩展裂纹尖端场有(lnA/r)~(α+1)奇异主导区。该主导区形状由腰子形向扁圆、圆形过渡,接近裂纹扩展时形状不规则。在 GH 主导区内,裂纹尖端附近有一个三维贲形,材料损伤区。在该区内 GH 奇异性不存在。     

裂纹尖端扩展位移场的云纹干涉实验分析

1.前言在裂纹的稳定扩展问题中,能否用J 作为控制扩展的参数是一个有争议的问题.文献[1]从理论上证明:在某些条件下,J 可用于分析和描述扩展.本文用实验的方法研究了扩展问题,对含中心裂纹的铝板试件,在扩展过程中的裂纹尖端位移场进行了分析,证明并讨论了裂纹尖端HRR 场及其变化,并在此基础上用HRR 理论拟合实测位移场求出了J以及J-△a 曲线.     

考虑横向剪切变形时含裂纹平板的渐近分析

本文用文[1]的渐近分析方法,研究了考虑横向剪切变形的含裂纹平板的应力状态和应力强度因子的渐近解.在Reissner 平板理论的范围内,将含裂纹平板的应力状态分解为外场区(Ⅰ区)、Reissner 边界效应区(Ⅱ区)和裂纹尖端附近的奇异性区(Ⅲ区)等基本应力状态.用特征分析方法,导出了裂纹尖端区的应力——位移场;并提出了两种匹配展开的渐近求解方案:对载荷对称情况,用逐区匹配求解的方法求得了当小参数趋近于零时,含裂纹平板的应力场与位移场的渐近解和应力强度因子的一般积分表达式;并证明当小参数趋近于零时,对应于对称型(Ⅰ型)、反对称型(Ⅱ型)的应力强度因子K_1~R、K_2~R 和按古典平板理论提法下的应力强度因子K_1~c、K_2~c 之间存在简单的解析关系:K_1~R=((1 v)/(3 v))K_1~c,K_2~R=K_2~c在此基础上,讨论了含裂纹平板应力状态的特征和简化计算的方法.     

幂硬化粘塑性材料动态扩展裂纹尖端场的渐近解

采用弹性－粘塑性本构模型，对幂硬化粘塑性介质中反平面剪切动态扩展裂纹尖端的应力，应变场进行了渐近分析，给出了反平面剪切动态扩展纹尖端场的渐进方程。分析结果表明，在裂纹法端应力具有（ｌｎＲ／ｒ）１／ｎ－１的奇异性，应变具有（ｌｎＲ／Ｒｎ／ｎ－１的奇异性。从而提示了幂硬化粘塑材料反平面剪动态扩展裂纹尖端场的渐近行为。     

理想弹塑性材料平面应力Ⅰ型裂纹尖端的弹塑性场

本文参照文献[1,2,3],重新研究了理想弹塑性材料平面应力Ⅰ型裂纹问题。构造了一种不存在应力间断线的裂纹尖端局部应力场,并导出了塑性区中的奇异塑性应变场。     

插值矩阵法分析与复合材料界面相交的平面裂纹奇异应力场

提出了用插值矩阵法分析与各向异性材料界面相交的平面裂纹应力奇异性。基于V形切口尖端附近区域位移场渐近展开,将位移场的渐近展开式的典型项代入线弹性力学基本方程,得到关于平面内与复合材料界面相交的裂纹应力奇异性指数的一组非线性常微分方程的特征值问题,运用插值矩阵法求解,获得了平面内各向异性结合材料中与界面以任意角相交的裂纹尖端的应力奇异性指数随裂纹角的变化规律,数值计算结果与已有结果比较表明,本文方法具有很高的精度和效率。     

裂纹与薄型夹杂物的互相干涉问题

本文研究裂纹和夹杂互相干涉的弹性力学的平面问题.一对位错和一对集中力的格林函数被分别用以形成裂纹和夹杂.所得积分方程适合于任意相对方位和尺寸的一个裂纹和一个夹杂.文中描述了裂纹尖端附近应力场的奇异性.对夹杂尖端附近应力场的奇异性给了特别的注意,并为夹杂尖端的应力强度因子作了定义.对各种不同的裂纹夹杂几何情况和不同的夹杂刚度作了数值计算.根据这些数值结果——裂尖和夹杂尖端的应力强度因子,分析、讨论了裂纹夹杂的各种几何参数以及夹杂-母体材料刚度比对裂纹-夹杂互相干涉效应的影响.     

纤维增强复合材料圆柱型界面裂纹分析

以裂纹面上的位错函数为未知量将圆柱型界面裂纹问题化成一组奇异积分方程的求解问题．应用Ｍｕｓｋｈｅｌｉｓｈｖｉｌｉ的奇异积分方程理论，分析了圆柱型界面裂纹尖端应力场．针对裂纹尖端分别存在和不存在接触区两种情况，确定了裂纹尖端应力场的奇异性．利用数值方法计算了圆柱型界面裂纹尖端接触区尺寸对剪应力强度因子的影响．