平面弹性裂纹分析的一种有效边界元方法

提出了一种简单而有效的平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法．该方法由Crouch与Starfield建立的常位移不连续单元和闫相桥最近提出的裂尖位移不连续单元构成A·D2在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其它边界．算例(如单向拉伸无限大板中心裂纹、单向拉伸无限大板中圆孔与裂纹的作用)说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法是非常有效的．此外,还对双轴载荷作用下有限大板中方孔分支裂纹进行了分析．这一数值结果说明平面弹性裂纹应力强度因子的边界元计算方法对有限体中复杂裂纹的有效性,可以揭示双轴载荷及裂纹体几何对应力强度因子的影响．     

三角形弹性夹杂对裂纹的影响

研究了三角形弹性夹杂和裂纹之间的相互影响问题。应用Chau和Wang导出的面力边值问题的边界积分方程为基本方程,用夹杂和基体交界面上的面力和位移的连续性条件为补充方程,从而得到了一组能够解决夹杂和裂纹相互影响问题的方程,最后的方程组用一种新的边界单元法求解。计算了各种不同的夹杂和基体的材料常数以及夹杂和基体之间不同距离情况下裂纹尖端的应力强度因子。文中结果对研究新型复合材料有一定的应用价值。     

矩形弹性夹杂与裂纹相互干扰的边界元分析

使用边界元法研究了无限弹性体中矩形弹性夹杂对曲折裂纹的影响,导出了新的复边界积分方程．通过引入与界面位移密度和面力有关的未知复函数H(t),并使用分部积分技巧,使得夹杂和基体界面处的面力连续性条件自动满足,而边界积分方程减少为2个,且只具有1/r阶奇异性．为了检验该边界元法的正确性和有效性,对典型问题进行了数值计算．所得结果表明:裂纹的应力强度因子随着夹杂弹性模量的增大而减小,软夹杂有利于裂纹的扩展,而刚性较大的夹杂对裂纹有抑制作用．     

含曲线裂纹圆柱扭转问题的新边界元法

研究含曲线裂纹圆柱的Saint-Venant扭转,将问题化归为裂纹上边界积分方程的求解．利用裂纹尖端的奇异元和线性元插值模型,给出了扭转刚度和应力强度因子的边界元计算公式．对圆弧裂纹、曲折裂纹以及直线裂纹的典型问题进行了数值计算,并与用Gauss-Chebyshev求积法计算的直裂纹情形结果进行了比较,证明了方法的有效性和正确性．     

椭圆孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子

采用复变函数和Green函数方法求解具有任意有限长度的椭圆孔边上的径向裂纹对SH波的散射和裂纹尖端处的动应力强度因子．取含有半椭圆缺口的弹性半空间水平表面上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移解作为Green函数,采用裂纹“切割”方法,并根据连续条件建立起问题的定解积分方程,得到动应力强度因子的封闭解答．讨论了孔洞的存在对动应力强度因子的影响．     

具有双曲线边界的各向异性介质的二维问题

文章研究了在纯弯矩M₀作用下,具双曲线边界的各向异性介质的二维变形问题,求得了介质内部的应力应变场的具体形式,在此基础上,以单晶铝板(立方晶系介质)为例,我们求得了沿双曲线边界的环向应力及x₂=0面上的应力分布,当双曲线退化成一双边裂纹时,文章也求得了相应的应力强度因子(k₁,k₂,k₃),并且也发现,k₁与材料的弹性性质无关。     

非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题

使用边界积分方程方法,研究了三维无限弹性体中受非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题。通过使用Fourier级数和超几何函数,将问题的二维边界奇异积分方程简化为Abel型方程,获得了一般非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题的应力强度因子精确解,比用Hankel变换法得到的结果更为一般。结果表明:边界积分方程法在解析分析方面还有很大的潜力。     

双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹应力强度因子分析

基于体积力法,研究了双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹的应力强度因子问题．在数值计算中,未知的体积力密度采用基本密度函数和多项式乘积的形式来近似,其中基本密度函数是根据界面裂纹应力的振荡奇异性来选取的．计算结果表明,基于本算法得到的数值结果其收敛精度和计算误差都是令人满意的．算例中,给出了应力强度因子随矩形形状及双材料参数的变化规律．     

含圆形孔口和水平直裂纹的平面问题的应力分析

利用复变函数方法和积分方程理论研究了既含有圆形孔口又含有水平裂纹的无限大平面的平面弹性问题,将复杂的解析函数的边值问题化成了求解只在裂纹上的奇异积分方程的问题.此外,还给出了裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子的公式.     

Boundary collocation method for a cracked rectangular plate with double external tension

In this article, the boundary collocation method is employed to investigate the problems of a central crack in a rectangular plate which applied double external tension on the outer boundary under the assumption that the dimensions of the plate are much larger than that of the crack. A set of stress functions has also been proposed based on the theoretical analysis which satisfies the condition that there is no external force on the crack surfaces. It is only necessary to consider the condition on the external boundary. Using boundary collocation method, the linear algebra equations at collocation points are obtained. The least squares method is used to obtain the solution of the equations, so that the unknown coefficients can be obtained. According to the expression of the stress intensity factor at crack tip, we can obtain the numerical results of stress intensity factor. Numerical experiments show that the results coincide with the exact solution of the infinite plate. In particular, this case of the double external tension applied on the outer boundary is seldom studied by boundary collocation method.     

Scattering of antiplane shear wave by a propagating crack at the interface of two dissimilar elastic media

An analysis of the scattering of horizontally polarized shear wave by a semi-infinite crack running with uniform velocity along the interface of two dissimilar semi-infinite elastic media has been carried out. The mixed boundary value problem has been solved completely by the Wiener-Hopf technique. The effect of different values of the material parameter, the angle of incidence of incident wave and the crack propagation velocity on the stress intensity factor have been illustrated graphically.     

热载荷作用下平面裂纹问题的奇异积分方程与边界无法

从边界积分方程出发,导出了二维裂纹体热传导问题及热弹性问题的积分方程组,继而使用奇异积分方程与边界元相结合的方法,为其建立了相应的数值求解方法。此外,利用奇异积分方程的主部分析法,严格地证明了裂纹尖端温度梯度场的1/√r 奇异性,并且给出了奇性温度梯度场的精确解。最后。对一些典型例子,做了数值计算。     

周期裂纹削弱的无限长板条的应力分析

作出了周期裂纹削弱的无限长板条的应力分析．假设这些裂纹均在水平位置,又板条承受 y方向的拉伸力p．此时边值问题归结为一个复杂混合边值问题．发现,对此问题言,特征展开变分原理方法 ( eigenfunction expansion variational method,简称为EEVM)是非常有效的．研究了裂纹端的应力强度因子和T-应力．从拉伸力作用下的弹性变形考虑,开裂板条可等价于一不开裂的正交异性板条．还分析了等价正交异性板条的弹性性质．最后给出了算例和数值结果．     

Closed-form solutions for a rectangular layer with central crack under anti-plane shear stress

We consider the problem of determining the stress distributionin a finite rectangular elastic layer containing a Griffithcrack which is opened by internal shear stress acting alongthe length of the crack. The mode III crack is assumed to belocated in the middle plane of the rectangular layer. The followingtwo problems are considered: (A) the central crack is perpendicularto the two fixed lateral surfaces and parallel to the othertwo stress-free surfaces; (B) all the lateral surfaces of therectangular layer are clamped and the central crack is parallelto the two lateral surfaces. By using Fourier transformations,we reduce the solution of each problem to the solution of dualintegral equations with sine kernels and a weight function whichare solved exactly. Finally, we derive closed-form expressionsfor the stress intensity factor at the tip of the crack andthe numerical values for the stress intensity factor at theedges of the cracks are presented in the form of tables.     

裂纹尖端场弹塑性分析的加权残数法及塑性应力强度因子的计算

本文以幂强化材料,平面应变情形为例,系统地提出了裂纹尖端场弹塑性分析的加权残数法,并根据此法,得出了裂纹尖端场的解析式弹塑性近似解.在此基础上.对整个裂纹区域,构造了弹塑性解叠加非线性有限元计算塑性应力强度因子的方法,从而为裂纹尖端场和整个裂纹体的分析和计算,提供了一个方法.     

Dynamic response of planar interface crack between viscoelastic bodies

IntroductionThe dynamic stress intensity factor (SIF) plays an important role in dynamic fracture underboth harmonic and transient loads. It predicts whether or not the fracture toughness of thematerial will be exceeded and catastrophic crack propagation will follow. The dynamic SIFof interfaCe cracks between two dissimilar elastic materials has been studied widely. Kundull]studied the dynamic SIF of interface crack under transient loading with the method based onBetti's reciprocal theore…     

板弯曲断裂计算的边界配置解法

采用复变函数理论和边界配置方法,分析计算了Kirchhoff板的弯曲断裂问题.假设了位移及内力的复变函数式,它们能满足一系列的基本方程和支配条件,例如域内的平衡方程、裂纹表面的边界条件、裂纹尖端的应力奇异性质.这样,仅板边界的边界条件需要考虑.它们可用边界配置法和最小二乘法近似满足.对不同边界条件和载荷情形进行了分析计算.数值算例表明,本文方法精度较高,计算量小,是一种有效的半解析、半数值计算方法.     

三维横观各向同性介质界面裂纹的边界积分方程方法

基于两相三维横观各向同性介质的基本解和Somigliana恒等式,对三维横观各向同性介质中的任意形状的平片界面裂纹,以裂纹面上的不连续位移为待求参量建立了超奇异积分_微分方程,界面平行于横观各向同性面.根据发散积分的有限部积分理论,应用积分方程方法研究得到裂纹前沿的位移和应力场的表达式、奇性指数以及应力强度因子的不连续位移表达式.在非震荡情形下,超奇异积分_微分方程退化为超奇异积分方程,与均匀介质的超奇异积分方程形式完全相同.