复合型裂纹断裂的新准则

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,对裂纹尖端的塑性区分布规律进行了理论分析.引入两组评价裂纹尖端应力场对裂纹扩展影响的参数,考虑裂纹尖端存在的局部塑性变形,并采纳如下两个假设,(1)裂纹沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,(2)当在扩展方向上的弹塑性边界极半径r大于其临界极半径rc时,裂纹开始扩展.在此基础上,导出了新的复合型裂纹断裂准则,并与现有部分断裂准则及实验结果进行了对比.结果表明:新建立的复合裂纹断裂准则与实验结果吻合程度非常高.文中还分析了裂纹尖端应力场对复合断裂的影响机制,阐述了以单一KⅠc或KⅡc建立的复合裂纹扩展准则的局限性以及考虑裂纹尖端应力场的必要性.     

基于构型力断裂准则的裂纹与夹杂干涉问题

基于构型力概念提出一种可判断裂纹起裂以及裂纹扩展方向的新断裂准则.该准则假设当构型合力值达到一个临界值时裂纹开始扩展,而裂纹扩展的方向则为构型合力的矢量方向.基于此断裂准则,本文开发构型力的有限元计算方法,实现对裂纹扩展的数值模拟,并着重对工程中常见的含孔洞/夹杂结构的裂纹扩展问题展开研究.研究结果表明,基于构型力的裂纹扩展准则可以很好地预测裂纹与孔/夹杂的干涉作用,其数值模拟结果与实验结果相符,从而验证了该裂纹扩展模拟方法的有效性.通过对裂纹和夹杂(圆孔、软夹杂、硬夹杂)干涉问题的数值模拟表明,裂纹前端夹杂对裂纹的扩展具有重要影响.裂纹的扩展方向与裂纹和夹杂的相对位置、以及夹杂类型密切相关.软夹杂和圆孔会吸引裂纹向其扩展,而硬夹杂会排斥裂纹扩展,裂纹在扩展过程中会绕开硬夹杂.当裂纹与夹杂夹角较小时,夹杂对裂纹扩展的影响作用明显,当夹角较大时,夹杂对裂纹扩展的影响较小;特别当裂纹与夹杂夹角为45?时,软夹杂和圆孔可能会抑制裂纹的扩展,使裂纹扩展发生止裂.研究结果有助于认清含孔洞/夹杂结构中的裂纹扩展或止裂问题,对于工程中的断裂问题具有重要指导意义.     

考虑颈缩的裂纹扩展断裂准则

本文研究考虑颈缩的平面应力Ⅰ型裂纹问题。首先对薄板中裂纹前缘颈缩区中的应力状态进行了近似分析,建立了较一般的结合力模型。在此基础上,提出了考虑颈缩的裂纹扩展准则——相对板厚减薄准则。最后对这一准则进行了讨论。     

正交异性体某些断裂动力学问题

首先对具有任意自相似指数的正交异性弹性动力学问题推导了解的一般表示,给出了一般解法,然后用这一方法对若干具体问题进行求解,利用本文方法可以迅速将所论问题化为半平面上的Ｒｉｍａｎｎ－Ｈｉｌｂｅｒｔ问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解。     

混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂准则研究方法概述

I—II复合型断裂是混凝土断裂中最常见的一种形式．断裂力学基本上有两种分析裂缝稳定性的方法:应力强度因子法和能量法,在混凝土断裂性能的描述上两者应该是等效的．本文介绍了不同种断裂准则的基本假定、判别标准、适用范围,并与实际试验结果相比较,指出各种断裂准则的优缺点．     

正交异性板复合型裂纹相对周向应力断裂准则

采用相对周向应力为断裂参数,提出正交异性板任意方向的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的最大相对周向应力断裂准则.应用本准则确定开裂方向角时,能较合理地考虑材料特性的影响.     

Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹等σθεθ线面积断裂准则

为了研究构件中的复合型裂纹开裂角和裂纹扩展临界值,根据Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端附近等σε线所围成的面积大小的变化,提出了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂等θθσε线面积断裂准则,推导了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展的开裂角公式和断裂扩展准则表达式,结果表明纯Ⅱ型裂纹的0θ及断裂韧度比θθKⅡ/c KⅠc随泊松比的增大而降低.同时给出了Ⅰ-Ⅱ复合型等θθσε线面积断裂准则的理论预测曲线,并与部分实测值进行了对比分析,与其他准则以及试验数据对比分析表明:本准则的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂准则公式推导简单,工程应用方便;其理论预测值与现有部分材料的实验值相比误差在12%以内,表明本文提出的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹等θθσε线面积断裂准则可以应用于部分材料的复合型断裂问题分析.     

含裂纹板壳及三维裂纹体断裂问题研究进展

Ⅰ.前言由于灾难性工程断裂事故时有发生,工程结构安全性评定引起人们的极大关注。1982年美国Battelle实验室在关于断裂损失的首次综合考察中提出,材料的断裂以及为防止这类破坏所作的努力,使美国工业每年耗费达1190亿美元,相当于国家总产值的4%。但在不增加断裂危险情况下,加强检查、维护和修理,约有29%的断裂耗费可以避免。利用断裂力学的研究成果改进材料制造工艺和加强焊接过程的质量控制,可使每年耗费再减少24%。因      

复合型断裂应变准则

根据裂纹通常沿径向扩展这一基本事实和文献[1]的思想,以垂直于径向的平面上的主应变ε_1为参量,在等能量密度面上(全复合型脆断情形)或在等形变能密度面上(全复合型小范围屈服情形)提出:1)ε_1的最大值方向为裂纹分枝扩展方向;2)当lim2r~(1/2)(ε_1)_(max)达到临界值时,裂纹就起始扩展(全复合型脆断情形);3)当2r_ρ(ε_1)_(max)达到临界值时,裂纹就开始扩展(全复合型小范围屈服情形).1.全复合型脆断平面穿透裂纹在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型全复合加载下,裂纹尖端位移场为     

复合型断裂的经验准则

1.引言由于结构或载荷的不对称或因材料的各向异性等原因,实际结构中的裂纹通常是处在组合应力场作用下,因此研究复合型裂纹扩展对结构安全设计是重要的.自从Griffith把他对Ⅰ型裂纹的分析结果推广到复合型断裂以来,迄今各种复合型断裂已被Erdogan和Sih、Sih、Theocaris等人研究过.他们分别提出了能量释放率准则、最     

剪应力强度因子断裂准则

金属材料破坏的形式,可分为剪切断裂和解理断裂.破坏的剪切机理,就是在剪应力作用下的滑动过程.滑动的增加仅与滑动面的剪应力有关系,与垂直于滑动面的正应力无关.在三维应力状态下,由弹性力学理论得到正八面体平面上剪应力...     

一个新的复合型断裂准则

一、前言 由Griffth提出并由Irwin等发展了的线弹性断裂力学在处理Ⅰ型——张开型裂纹扩展问题上取得了很大成功。但是工程实际中经常遇到的裂纹通常都是处于复合型变形状态。在复合变形条件下裂纹扩展的准则,     

位错、裂纹与断裂

本文评述近些年来在位错、裂纹与断裂方面的研究进展.内容主要包括:①以屈服强度温度依赖性为例,讨论力学性能的结构敏感性,使其对位错芯结构与塑性之间的关系有一定的认识;②纯弹性断裂总是极少的,因之在加载应力作用下,裂纹顶端总是存在着或大或小的塑性区,存在着裂纹与位错的交互作用.这里以我们自己的工作为主,重点讨论裂端位错过程的研究结果.      

地震预报中的某些力学问题

地震是一种灾害性自然现象。在一次大地震发生时,可造成房倒屋塌、山崩地裂和大量人畜伤亡。但是,地震的规律是可知的,“人定胜天”,人是可以战胜自然的。因此,要加强地震预报工作。本文讨论地震预报中的某些力学问题。由于问题较复杂,所以下面的讨论是极其初步的。     

Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹等ε_θ线体积应变能断裂准则

利用裂纹尖端附近能量的变化去建立Ⅰ-Ⅱ型裂纹断裂准则是有效的方法之一。本文利用Ⅰ-Ⅱ型裂纹尖端周向应变ε_θ所围成的区域内体积应变能的变化,建立了基于等ε_θ线内体积应变能Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂准则;讨论了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂中的两种应力状态下的临界荷载比值;并将准则的预测值与最大正应力理论和应变能密度因子准则预测值以及已有部分材料的实验结果进行了对比分析。结果表明,本文的理论预测值与铬锰钢、混凝土材料以及PMMA材料的实验值相比基本吻合。说明该准则对于工程材料的复合型断裂问题分析具有一定的理论意义和参考价值。     

复合型裂纹扩展的Griffith准则

Griffith理论用于复合型断裂已被许多人研究过。本文的工作是在能量释放率理论的基础上,通过计算任意方向上的能量释放率,推导出最大能量释放率准则的一般表达式,並将它同Ⅱ—Ⅲ和Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ复合型断裂实验进行了比较。     

裂纹尖端张开角准则的稳态裂纹扩展实验研究

ASTM和ISO已发布获得低约束条件下断裂性能和裂纹稳态扩展阻力曲线的标准,标准中采用多种试验方法确定临界裂纹张开角度来表征板材的裂纹稳态扩展。本文采用准静态裂纹扩展试验方法,通过摄像技术测定裂纹尖端张开角(CTOA),验证标准对1mm厚度2024-T3铝合金板稳态裂纹扩展行为的有效性。研究了试样构型、裂纹尺寸和是否疲劳预制裂纹对裂纹稳态扩展过程中CTOA的影响。试验结果表明:裂纹扩展2mm后,距离裂纹尖端1mm处的CTOA趋于一个恒定值6°,这个值与试样构型和裂纹长度无关;同时,不预制疲劳裂纹对CTOA值和试样的最大剩余强度影响较小。     

广义应力强度因子断裂准则

1.引言 在单一型扩展方式下,含裂纹体的脆性断裂准则已基本解决。但是实际工程构件中的裂纹,相对于外加应力的取向往往是任意的,因此其扩展方式一般是复合型的。为了把断裂力学应用到实际工程构件中去,必须解决复合型扩展下的断裂准则问题。 近十年来,人们已作了一些关于复合型断裂的理论和实验研究。其中,最大周向应力准则[以下简称(σ_θ)max准则]和应变能密度因子准则(以下简称S_c准则)已为人们所     

Ⅰ积分和弹塑性断裂准则

本文提出了一个与路径无关的新积分,这个积分命之为Ⅰ积分,Ⅰ积分对任何塑性材料都有明确的定义,并且是一个与积分区域无关的不变积分,它可作为裂纹顶端弹塑性扬的平均度量。本文同时证明Ⅰ积分等于裂纹扩张力。因此,Ⅰ积分可以作为弹塑性断裂准则。