粘弹性介质中扩展裂纹与J积分

本文提出了在线弹性及粘弹性介质中扩展裂纹与路径无关的J~*积分,并给出了严密的证明。文中证明了J~*积分与扩展裂纹尖端的张开位移(动态COD)之间有简单的关系,同时利用J~*积分求得了粘弹性介质中变速扩展裂纹尖端的奇异性。当裂纹以常速扩展时,J~*积分与能量释放率、动应力强度因子之间也有简单的关系。利用这些关系,我们给出了动态COD与动应力强度因子之间的关系式。     

Ⅰ＋Ⅱ复合型弹塑性断裂的COD分析

以Ｒｉｃｅ的裂纹尖端钝化模型为基础定义了复合载荷下裂纹尖端的位移ＣＯＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ是复合型裂尖位移ＣＯＤ的Ⅰ和Ⅱ型分量。对铝合金Ｌｙ１２复合Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析，并对复合载荷下ＣＯＤ与Ｊ积分关系进行了讨论。结果表明：（１）随Ⅱ型分量的增加，Ｌｙ１２启裂的ＣＯＤ值增加，纯Ⅱ型的启裂ＣＯＤ值理纯Ⅰ型的６倍：（２）Ｌｙ１２复合载荷下的ＣＯＤ与复合Ｊ积分值ＪＭ     

脆性材料的扩展裂纹前缘形态与三维J积分

本文利用超声波断口图技术对不同类型的PMMA试件进行了测试。这些试件为承受均匀拉伸或三点弯曲变形的带单侧贯穿裂纹的PMMA板，其中拉伸试件又分为光面和带表面沟槽的两种。得到了这些试件断口上的超声波线。发现它们为平面线．其凸凹方向与试件的表面状态有关。基于有限元法，计算了试件的三维J积分，考察了杨氏模量和泊松比对其的影响．结果发现泊松比影响J积分曲线形状，而杨氏模量只影响其绝对数值，不影响其曲线形状。得到的试件在不同裂纹长度下的三维J积分与它们断口图上的超声波线的形状和凸凹方向相似。说明在脆性材料中，扩展裂纹前缘曲线形态是三维J积分的作用的结果。     

动态J积分及Rice J积分一致性比较与分析

首先回顾了动态J积分的发展进程,然后给出了两种常用动态J积分和Rice J积分的数学计算式,并对它们的一致性加以讨论,由此提出一种广义J积分的定义。然后通过算例,基于ANSYS软件,建立平面应变情形下纯I型中心裂纹模型,并利用编写的APDL程序计算了各个J积分,通过结果比较,进一步验证了在动态加载条件下,动态J积分比Rice J积分具有更好的路径守恒性,但仍可以看出它们的取值具有一定的一致性。最后,通过J积分间接法和裂尖位移外推法分别计算裂纹动态应力强度因子,所得结果吻合很好,验证了编写程序的正确性。     

用面力边界积分方程求解断裂力学J积分

证明面力边界积分方程被积函数的散度等于零，应用Stokes公式，对平面线弹性问题，将面力边界积分的求解转化为边界点的位移势函数的点值计算。应用边界积分方程的求解结果，推导出J积分亦可表示为边界点的积分势函数的点值计算，无需进行数值积分，实例计算说明该方法的有效性。     

循环J积分作为疲劳裂纹扩展驱动力的研究

对循环Ｊ积分ΔＪ可否作为应力强度因子幅ΔＫ不再适用的场合的裂纹扩展驱动力进行了研究。用Ｄ－Ｂ法估计了中心裂纹板（ＣＣＰ）和单边裂纹板（ＳＥＣＰ）试件受单调加载作用的Ｊ积分的塑性部分Ｊｐ，并与有限元结果进行了比较。本文还对Ｖ型和半圆切口根部萌生的短裂纹在循环载荷下进行了弹塑性大应变有限元分析。结果表明ΔＪ有一定的路径相关性，即由较靠近裂尖的积分路径得的ΔＪ值小于较远路径上获得的，两者又都小于Ｄ－Ｂ法估计得ΔＪ值，切口根部短裂纹扩展实验和表面裂纹远场大应变控制下低周疲劳实验表明，由Ｄ－Ｂ法估计的ΔＪ在一定条件下可以作为疲劳裂纹扩展驱动力，深度方向和表面长度方面的裂纹扩展率皆可由线性似合线来表示。考虑闭合效应后，ｄａ／ｄＮ－ΔＪｅｆｆ也是Ｐａｒｉｓ型关系，而且可在切口根部萌生出的裂纹很短的条件下使用     

直裂纹短圆棒拉伸试样的J积分估算公式

直裂纹短圆棒拉伸试样特别适用于芯棒一类原材料的断裂韧度测试。本文在局部化约束塑性条件下，采用Ｚａｈｏｏｒ的推导方法［１－３］，获得了这种试样的非线性断裂参数Ｊ积分的估算公式。     

基于非J控制扩展的安全评定方法

本文研究了非J控制扩展条件下,材料符合塑性增量理论的断裂参量(?)_1积分;并由高玉臣和黄克智的解和(?)_1积分建立了断裂评定参量裂纹尖端张开角CTOA的理论表达式,在详细弹塑性有限元计算和大型CT试件的裂纹扩展过程实测的基础上,建立了非J控制扩展条件下的弹朔性断裂的安全评定方法。     

非均匀弹性材料中反平面的运动裂纹

用解析方法研究了非均匀弹性材料中反平面运动裂纹问题。首先采用余弦变换求解非均匀材料的基本方程，然后根据混合边值条件建立裂纹运动的对偶积分方程，再把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程。给出了数值算例，计算结果表明材料的非均匀性对动应力强度因子有较大的影响。     

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。     

A MIXED ELECTRIC BOUNDARY VALUE PROBLEM FOR AN ANTI－PLANE PIEZOELECTRIC CRACK

The analytical continuation method is adopted to solve a mixed electric boundary value problem for a piezoelectric medium under anti-plane deformation. The crack face is partly conductive and partly impermeable. The results show that the stress intensity factor is identical with the mode III stress intensity factor independent of the conducting length. But the electric field and the electric displacement are dependent on the electric boundary conditions on the crack faces and are singular not only at the crack tips but also at the junctures between the impermeable part and conducting portions.     

EXPERIMENTAL AND THEORETICAL INVESTIGATIONS ON THE VELOCITY OSCILLATIONS OF DYNAMIC CRACK PROPAGATING IN BRITTLE MATERIAL TENSION

设计了一种精确测量裂纹在预拉伸带板中的传播速度的实验装置, 系统研究了裂纹在受不同预加载荷作用的不同尺寸的有机玻璃 板中的传播行为.实验结果表明:在一个细长、上下表面固定的带板中, 裂纹速度分为加速和稳定2个阶段.在稳定速度阶段, 裂纹平均速度v₀ 是预加载荷在板中储存的弹性能Wh的增函数.由于此时裂纹处于自相似传播阶段, 可以认为材料的动态断裂能G_c是裂纹传播速度v₀的增函数, 即材料存在"速度增韧性".当裂纹传播速度达到一定阈值, 裂纹的传播速度出现明显的振荡现象, 裂纹的振荡周期与断裂面出现的周期性沟槽的尺度一致.在更高的预加能量下, 裂纹传播路径出现弯曲、微分岔以及宏观分岔现象.建立了一个描述裂纹在带板中的直线传播行为的动力学模型, 并用这个模型模拟裂纹在传播过程中的速度振荡现象.     

不同材料界面上受τ_0t~n型载荷作用的扩展裂纹问题

变量t的任意连续函数在任意闭域中都可以用多项式a_nt~m来一致的逼近,进而t的任意函数都可以表示为函数t_ot~n的线性叠加,利用复变函数理论,我们将在不同材料界面上受t_ot~n型载荷作用的扩展裂纹问题化为解析函数理论中的Keldysh-sedov混合问题,本文给出了这一问题的闭合解,并且这一解可以作为Green函数使用。     

ANTI-PLANE ANALYSIS FOR ELLIPTICAL INCLUSION IN MAGNETOELECTROELASTIC MATERIALS

This paper considers the multi-field coupling in magneroelectroelastic composite materials consisting of the inclusion and the matrix are magnetoelectroelastic materials. The mechanical,electric and magnetic fields around an elliptical cylinder inclusion are formulated by complex potentials. Inside the inclusion,the strain,electric and magnetic fields are found to be uniform and vary with the shape of the ellipse. When the inclusion is reduced to a crack,along the interface,the strain,electric field strength and magnetic field strength equal the corresponding remote ones,which can be used as the boundary condition. Special cases,such as a rigid and permeable inclusion,a soft and impermeable inclusion,a line inclusion and a crack problem are discussed in detail.     

含裂纹体蠕变断裂理论及其应用研究

评介了蠕变断裂力学研究概况．着重论述含裂纹材料与结构的蠕变断裂、蠕变损伤、蠕变疲劳裂纹扩展和寿命预估等方面研究的近期进展．从中介绍蠕变断裂力学的研究途径、方法及其广阔的工程应用前景      

三维断裂力学的超奇异积分方程方法

本文利用有限部积分的概念和方法,严格地证明了三维弹性体中受任意载荷作用的平片裂纹问题的超奇异积分方程组,并对未知解的性态作了理论分析,得到了性态指数,在此基础上通过主部分析,精确地求得了裂纹前沿光滑点附近的奇性应力场,从而找到了以裂纹面位移间断(位错)表示的应力强度因子表达式,最后对所得的超奇异积分方程组建立了数值法,并用此计算了若干典型的平片裂纹问题,数值结果令人满意。     

裂纹技术的基本原理与应用研究进展

本文介绍裂纹技术的基本原理及其应用。裂纹技术通过使裂纹沿给定路线扩展去达到切割材料的目的,它由魏庆同和郎福元在文[2]中首次提出。本文还概要讨论了裂纹技术中四个典型的力学问题,特别是断裂力学的逆问题。笔者希望这篇文章能够引起国内外学者对裂纹技术及其问题的关注。      

反平面剪切裂纹和刚性线问题和带裂纹圆轴扭转问题中的新型积分方程

如果把通常裂纹问题中奇异积分方程中的右端项由应力改为合力,此时积分方程的核也要由奇异核改为对数型奇异核。文中对于反乎面剪切裂纹和刚性线问题和带裂纹圆轴扭转问题,推导出了这种带对数核的积分方程。