具有随机参数的含裂纹板弯曲应力强度因子的统计分析

本文首次应用随机有限元法研究了具有随机参数的含裂纹板裂纹尖端弯曲应力强度因子的统计性质。文中首先给出了杂交模式的裂纹尖端奇异单元的刚度矩阵,然后基于随机场的局部平均理论和一阶泰勒展开得到了应力强度因子均值和方差的计算公式。作为数例,详细讨论了杨氏模量、泊松比及板厚度的不确定性对应力强度因子的影响。     

求解含孔边裂纹各向异性板应力强度因子的复变—广义变分方法

本文提供了一个求解含孔边裂纹正交各向异性板应力强度因子的复变一广义变分方法.首先建立满足所有弹性力学基本方程式和裂纹表面边界条件的应力与位移级数表达式.然后应用广义变分原理满足其余边界条件从而确定应力强度因子.计算表明,级数收敛迅速,结果与有限元法非常一致,而所需机时较少.     

拉伸偏心裂纹板应力强度因子的简便表达式

本文给出拉伸偏心裂纹板应力强度因子的简便表达式,与Ｉｓｉｄａ用复杂的罗朗（Ｌａｕｒｅｎｔ）级数展开法得到的准确数值解相比,此表达式的误差不大于６％．     

含表面半椭圆裂纹板裂纹尖端应力强度因子的三维光弹分析

本文用三维光弹法得到了含表面半椭圆裂纹板拉伸载荷下应力强度因子 K_Ⅰ沿整个裂纹前缘的分布及由不同裂纹深度引起的有限厚度效应,得到的实验结果与理论结果进行了比较和分析,并对角点上的奇异性进行了定性分析.     

正交各向异性板平面剪切型裂纹应力强度因子的复变—变分解法

1 引言为了改善计算的精度和效率并消除离散化所带来的力学模型不确定性,本文提供了求解具有内部裂纹的有限宽板平面剪切型应力强度因子的复变-变分解法.2 各向异性边缘裂纹板的应力与位移场由二维各向异性弹性理论,满足所有基本方程的应力与位移分量可以表达为如下形式     

含半无限裂纹正交各向异性板插入刚性楔块应力强度因子的计算

本文通过对半无限正交各向异性平面Fourier变换,建立了一种特殊位移模式的应力场计算公式.解决了一外形轮廓曲线为f(χ)的刚性楔块插入半无限长裂纹问题,建立了求解分离坐标和应力强度因子的方程式.其特例均与各向同性体相应问题的解一致.     

Reissner裂板表面裂纹应力强度因子的线弹簧—不连续位移…

本文由Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板的不连续位移基本解，根据Ｂｅｔｔｉ互换定理，导出了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板的不连续位移边界积分方程，结合平面问题的不连续位移边界积分方程－－边界元方法和线弹簧模型，给出了Ｒｅｉｓｓｎｅｒ型板表面裂纹应力强度因子的线弹簧－不连续位移边界积分方程解法。     

压缩双裂纹和单裂纹圆孔板应力强度因子公式

从理论模型和数值分析上澄清了国外文献关于压缩双裂纹圆孔板(double cleavage drilled compression,DCDC) 的应力强度因子不同的公式引起的混淆. 证明Plaisted 等用修正压缩无限大板中圆孔双边裂纹的解和欧拉-伯努利梁理论得到的DCDC 应力强度因子公式都存在推导和原理性的失误. 指出Jenne 等推导的公式形式过于复杂不便使用, 而He 等的公式适用范围偏小. 通过拟合有限元法宽范围数值计算结果导出DCDC 的应力强度因子的新公式, 该公式形式简单, 对无量纲裂纹长度和无量纲板宽度适用范围较大, 最大误差是7%. 此外, 还对新提出的压缩单裂纹圆孔板(single cleavage drilled compression, SCDC)做了分析, 首次得到的SCDC应力强度因子公式的最大误差是5%. 给出的2 个公式可分别用于脆性材料DCDC 或SCDC 试样的断裂韧度测试.     

Reissner型板中应力强度因子的近似方程和近似解法

本文在文献[1],[2]的基础上对Reissner型板进行分析,发现与经典板理论类似的近似方程用于求解Reissner型板的断裂问题是有效的,并用能量法解得受弯边裂纹和中心裂纹板的应力强度因子。将结果与文献[3]比较表明,用本文的近似方法求解应力强度因子方法简便且精度较高。     

中心直裂纹平台巴西圆盘复合型动态应力强度因子

为了指导用中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样进行岩石复合型动态断裂试验,利用有限元法首先验证了文献中对中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)得到的有关结果,分析比较了不同无量纲裂纹长度(即裂纹半长和圆盘半径之比)时两种圆盘的I, II型动态应力强度因子的时间历程,发现两者的差异大部分在10{\%}以内,同时验证了该文数值方法的可靠性. 然后讨论了CSTFBD试样I, II型动态应力强度因子的复合比、起裂角以及纯II型加载角. 研究成果可为复合型动态断裂试验中CSTFBD试样的加工、试样上应变片的粘贴、起裂方向和起裂时间的估计等提供参考.     

THE EVALUATION OF STRESS INTENSITY FACTORS OF PLANE CRACK FOR ORTHOTROPIC PLATE WITH EQUAL PARAMETER BY F2LFEM

In this paper, the evaluation of stress intensity factor of plane crack problems for orthotropic plate of equal-parameter is investigated using a fractal two-level finite element method (F2LFEM). The general solution of an orthotropic crack problem is obtained by assimilating the problem with isotropic crack problem, and is employed as the global interpolation function in F2LFEM. In the neighborhood of crack tip of the crack plate, the fractal geometry concept is introduced to achieve the similar meshes having similarity ratio less than one and generate an infinitesimal mesh so that the relationship between the stiffness matrices of two adjacent layers is equal. A large number of degrees of freedom around the crack tip are transformed to a small set of generalized coordinates. Numerical examples show that this method is efficient and accurate in evaluating the stress intensity factor (SIF).     

界面裂纹问题中的弹性T项和应力强度因子

研究两相材料有限板含单边界面裂纹的断裂力学特性，对不同的材料组合用广义变分法分析了不同尺寸试件和裂纹长度下的应力强度因子和弹性T项，讨论了材料特性对应力强度因子和弹性T项的作用．分析了试件尺寸和裂纹长度对应力强度因子和弹性T项的影响．     

任意多孔多裂纹有限大板的应力强度因子分析

采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,以Faber级数为工具,应用保角映射技术和最小二乘边界配点法,导出内边界条件精确满足,外边界条件近似满足的含多椭圆孔及裂纹群有限大板在任意载荷作用下的应力场、位移场的级数解,建立了任意多椭圆孔及裂纹群有限大板应力强度因子的有效分析方法,讨论了各参数对裂尖应力强度因子及孔边应力集中的影响．数值结果表明,该方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等优点,有利于全面系统地研究各参数对结构断裂性能的影响．     

含轴向裂纹柱壳裂纹尖端应力应变场及应力强度因子计算

本文从Reissner圆柱壳理论出发,应用摄动法获得了含轴向裂纹圆柱壳裂纹尖端应力应变场(包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型),并进一步应用Local-Global方法对不同尺寸块壳的应力强度因子进行了计算分析,同时对工程中常用的鼓胀系数进行了计算和分析讨论。计算结果表明,对于a/h较大的情况,经典公式是适用的,若a/h不太大时,经典理论将带来较大误差,本文给出了考虑剪切刚度影响的鼓胀系数的一些数值范围。     

求解界面裂纹应力强度因子的高次权函数法

从界面裂纹完备的特征展开式出发,利用伪正交特性,提出了计算界面裂纹特征展开式系数和应力强度因子的高次权函数法.文中计算的均匀材料应力强度因子,与已有结果吻合得非常好.并给出了界面裂纹的应力强度因子K1/K0和K2/K0随材料弹性模量比及裂纹长度的变化.     

FRP加固金属裂纹板的断裂力学分析

传统的金属结构加固方法会形成新的疲劳源,而粘贴FRP加固则具有明显的优势．提出了“三维实体-弹簧-壳元”有限元模型,金属板采用三维实体单元, FRP采用壳单元,用弹簧单元来模拟FRP与金属板之间的胶层,对金属裂纹板粘贴FRP加固后的性能进行了线弹性断裂力学分析,并对影响金属板裂纹前缘应力强度因子的参数进行了讨论．分析结果表明,采用高弹性模量的FRP和增加FRP的厚度对改善加固效果非常明显．