相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术及其应用研究

首先介绍了相干梯度敏感(CGS:Coherent Gradient Sensing)光学干涉测量技术的最新研究进展;其次,详细介绍了透射CGS方法和反射CGS方法的基本原理及实验技术;最后给出了CGS技术在各种断裂力学研究中的应用,不仅给出了各向同性均匀聚合物材料I型、混合型、V型裂纹及梯度材料I型裂纹尖端奇异场的控制方程,而且给出了对应各自情况下的CGS光学条纹模拟与实验图像。研究结果将为实验断裂力学研究提供基础性理论和实验应力分析手段。     

功能梯度材料的平面断裂力学分析

针对材料参数在厚度方向可能按任意连续变化的梯度材料，给出了一个新的分层模型，利用该模型求解了面内加载下梯度界面层和涂层中的界面裂纹问题，借助Fburier积分技术和传递矩阵方法，将该问题化为一个Cauchy型奇异积分方程，通过数值求解，得到感兴趣的应力强度因子，对不同形式的杨氏模量和泊松比，计算了界面裂纹应力强度因子，结果表明泊松比的变化形式对应力强度因子影响不大，可当作常数处理，而杨氏模量的影响则很大。     

人工神经网络在实验断裂力学中的应用

提出一种基于人工神经网络的多裂纹柱体扭转问题的数据处理新方法，运用MATLAB中的神经网络工具箱，对柱体的抗扭刚度实验值进行快速拟合，从而得到了裂纹尖端的应力强度因子，实例应用证明该方法是简便、有效的。     

断裂力学理论在混流式转轮焊接过程中的应用

给出了混流式转轮叶片与上冠(或下环)采用部分焊透裂纹尖端应力强度因子的分析模型. 根据给出的模型,结合某电站转轮强度分析结果,通过实际算例,明确了预留焊缝长度的确定方法. 该方法适用于所有混流式转轮叶片与上冠(或下环)之间采用部分焊透预留焊缝长度的确定.     

透明试样受集中载荷的应力应变同步测量方法

本文提出了一种结合数字梯度敏感（digital gradient sensing, DGS）方法和数字图像相关（digital image correlation, DIC）方法,可实现平面应力状态下透明试样受集中载荷的应力应变同步测量方法。分别在透明试样和散斑板表面制备蓝色和红色的荧光散斑,然后利用3CCD相机分离试样和散斑板上特定光谱的荧光散斑,从而实现前后两个散斑图像的独立成像。分别计算可得到透明试样的应变和应力梯度场。通过展开半平面集中力加载实验,进行实验结果与解析值的对比,验证了此方法的可行性。

     

断裂力学的相似边界元法及其应用

首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,当边界单元数目较多时大大减少了计算量。在此基础上,将相似边界元法应用于断裂力学,对路面断裂力学问题进行了计算,与有限元法的结果比较,说明了本文方法在减少计算量的情况下仍能较好地保证精度。     

红外幅射应力定量分析方法及其在断裂力学上的应用研究

本文研究了用红外热象系统做热幅射应力定量分析的方法、技术及应用.阐述了其物理基础、实施条件、系统结构及应用软件功能.建立了用以确定Ⅰ型裂纹应力强度因子及远场应力的基本方程。用紧凑拉伸试件实测的 K_Ⅰ值具有较好精度,并同时获得裂尖前沿各特征区的界限及范围大小,为断裂力学研究提供了一种有效的实验分析方法。     

梯度材料中矩形裂纹的对偶边界元方法分析

采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹. 该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量. 位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上. 发展了边界积分方程中不同类型奇异积分的数值方法. 借助层状材料基本解,采用分层方法逼近梯度材料夹层沿厚度方向力学参数的变化. 与均匀介质中矩形裂纹的数值解对比,建议方法可以获得高精度的计算结果. 最后,分析了梯度材料中均匀张应力作用下矩形裂纹的应力强度因子,讨论了梯度材料非均匀参数、夹层厚度和裂纹与夹层之间相对位置对应力强度因子的影响.      

基于DIC的退火NiTi合金断裂力学行为研究

断裂是镍钛合金(NiTi合金)材料和构件失效的重要原因之一.为了研究退火工艺对NiTi合金断裂力学行为的影响,采用二维数字图像相关(Digital Image Correlation,简称DIC)加载系统分别在室温(19℃)和高温(150℃)环境下对经不同退火温度处理的带张开型(I型)缺口的NiTi合金试件进行单轴拉伸...     

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。     

Fracture Mechanics of Corrosion Cracking in Concrete by Acoustic Emission

Nucleation of microcracks can be detected and analyzed by acoustic emission (AE), by which crack kinematics of locations, types and rientations are quantitatively estimated. The procedure was applied to clarify mechanisms of corrosion cracking. Based on fracture mechanics, numerical analysis was conducted by the boundary element method (BEM). Relations between the stress intensity factors and crack types were investigated by BEM solutions. In experiments, four types of crack patterns were nucleated by employing expansive agent. Following the surface crack, the diagonal crack and/or the horizontal crack propagated. The internal crack extended after the surface crack was terminated. Depending on the crack types, contributions of mode-I and mode-II were varied. According to AE results, four crack patterns observed differently consisted of tensile, mixed-mode and shear cracks. It is demonstrated that mechanisms of corrosion cracking in concrete are dominantly of mode-I failure along with a minor contribution of mixed-mode and mode-II.