HRR理论的近似解析解

本文根据文献[3]给出的HRR 解的角函数数值表,利用数值拟合方法,给出了HRR理论的近似解析解.本文结果不仅形式简单,而且和精确解符合得很好.对幂硬化指数n在0和1之间的任何弹塑性材料均适用.给进一步研究裂纹尖端附近的弹塑性应力应变场以及工程安全评定提供了一个方便的解析工具.为了计算方便,我们把应力、应变、位移无量纲化,它们与实际应力、应变、位移的关系为     

Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的弹黏塑性渐近场

考虑材料的黏性效应建立了Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的力学模型,假设黏性系数与塑性等效应变率的幂次成反比,通过分析使尖端场的弹、黏、塑性得到合理匹配,并给出边界条件作为扩展裂纹定解的补充条件,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了弹黏塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了Ⅱ型裂纹数值解的性质随各参数的变化规律.分析表明应力和应变均具有幂奇异性,对于Ⅱ型裂纹,裂尖场不含弹性卸载区.引入Airy应力函数,求得了Ⅱ型准静态裂纹尖端场的控制方程,并进行了数值分析,给出了裂纹尖端的应力应变场.当裂纹扩展速度(M→0)趋于零时,动态解趋于准静态解,表明准静态解是动态解的特殊形式.     

自引力旋转球壳的弹性力学解

考虑旋转对自引力球壳的影响,借助MATHEMATICA符号计算软件求解了Navier方程,得到了自引力旋转球壳的弹性力学解析解,给出了应变和应力张量的解析表达式,并分析了应变和应力张量的性质,得到了在球壳或球体内主应力最大的位置,即在极角θ≈49°和θ≈131°处,或在纬度41°S和41°N处。     

某抽水蓄能电站地下洞室围岩岩体质量特征分析

考虑材料的黏性效应建立了II型动态扩展裂纹尖端的力学模型,假设黏性 系数与塑性等效应变率的幂次成反比,通过分析使尖端场的弹、黏、塑性得到合理匹配,并 给出边界条件作为扩展裂纹定解的补充条件,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进 行了弹黏塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了II型裂纹数值解的性质随各参 数的变化规律. 分析表明应力和应变均具有幂奇异性,对于II型裂纹,裂尖场不含弹性卸载 区. 引入Airy应力函数,求得了II型准静态裂纹尖端场的控制方程,并进行了数值分析, 给出了裂纹尖端的应力应变场. 当裂纹扩展速度($M\to 0$)趋于零时,动态解趋 于准静态解,表明准静态解是动态解的特殊形式.     

平面应变状态下不可压缩幂硬化蠕变材料中刚性片状夹杂的奇异场和局部解

本文采用Williams特征展开方法结合Lee伪应力函数方法得到了平面应变状态下不可压缩幂硬化蠕变材料中刚性片状夹杂物的奇异场和局部解.研究发现,夹杂物尖端的应力奇性为r~(-m/2),与幂硬化指数m有关;而应变奇性为r~(-1/2),与幂硬化指数无关.本文通过选择积分路径给出了近尖的局部解,并用显函数的形式给出了近尖应力和位移的角变化.     

理想正交各向异性弹塑性材料平面应变条件下静止裂纹尖端场

以Hill唯象理论为基础,建立正交各向异性弹塑性材料的本构关系,给出理想正交各向异性弹塑性材料在平面应变条件下混合型静止裂纹尖端的弹塑性场.与J.Pan的解不同,采用自相似假定,可以用解析方法求得不存在应力间断的应力场.对满塑性区条件和应变的奇异性加以讨论,这些为建立断裂准则提供了理论的依据.     

压力敏感性弹塑性材料平面应力条件下起始扩展裂纹尖端的渐近场

采用一个能描述材料压力敏感性和SD效应的抛物型屈服准则,运用正交流动法则给出了材料的本构方程.在平面应力条件下,得出了裂纹尖端弹塑性应力场的基本解.在不同受力状态下(表现在采用不同的塑性混合因子),给出裂纹尖端应力场解的构造.讨论了材料参数对裂纹尖端应力场分布的影响.在自相似假设下讨论了应变的奇异性.结果表明,对于纯Ⅰ...     

黏弹性半空间体内部作用水平力时的理论分析

研究假定半无限体为线性黏弹性介质,土体在内部水平集中力作用下的应力球张量和应变球张量之间符合弹性关系,而应力偏张量和应变偏张量之间符合三参数固体黏弹性应力应变关系.利用半空间体内部受水平向集中力的Mindlin弹性理论解,根据弹性--弹黏性相应原理,系统推导了水平集中力作用在半无限体内部时的应力与位移分量的黏弹性解.通过对应力与位移分量在拉氏域内的解答进行Laplace逆变换,给出了应力与位移分量的时域解.作为黏弹性解答的应用,基于上述解答给出了水平向均布荷栽下作用在半空间体内部时的黏弹性位移计算公式,并编制了便于工程应用的计算程序.结果验证与深埋锚板的算例分析表明,本文的理论解答对实际工程具有一定的理论及应用价值.     

二维裂纹体的弹塑性有限元解

由于数学上的困难,可用解析方法得到弹塑性裂纹体全场解的问题极少.因此,有限元法已成为解决这类问题的有力手段.鉴于已给出了平面应力状态的基本方程,本文则只给出平面应变弹塑性问题基本方程推导的最终结果以及程序框图,最后给出一个三点弯曲裂纹试样直到韧带全面屈服的解.该解与实验符合较好.     

幂硬化弹塑性-刚性界面Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的渐近场

对幂硬化弹塑性材料－刚性材料界面上裂纹以定常方式扩展的Ⅲ型问题进行弹塑性渐近分析，给出裂纹尖端的应力，应变和位移场解。通过数值计算，考察了不同Mach数以及裂纹尖端混合参数对场解的构造以及应力，应变分布的影响，为给出合理的断裂准则提供理论依据。     

均布荷载作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

利用应力函数半逆解法,研究了均布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲的解析解,给出了各向应力应变与位移的解析显式表达式.首先根据平面应力状态的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了各应力分布的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了应变和位移的分布.最后,通过将本文的解退化到均质各向同性梁并与经典弹性解比较,证明了本文理论的正确性,并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响.     

含共线刚性线夹杂各向异性体的平面问题

应用复变函数方法,给出了含共线刚性线夹杂各向异性体平面问题的一般解;对于一个或二个夹杂的情形,给出了封闭形式的应力奇异性系数解;结果表明,应力奇异性系数与材料常数和ε∞ｘ 有关,这里ε∞ｘ 为无限远处ｘ 方向的线应变     

零级次弹性圆柱杆在常速度拉伸时的惯性效应

本文给出了一个零级次弹性圆柱杆在常速度拉伸时有限变形的解析解,由其解发现在不同拉伸速度下应力-应变曲线的不同,完全是由于惯性力而引起,它使轴向应力几乎是随着拉伸速度比值的平方而增加。     

扩展裂纹准静态渐近解中的矛盾

裂纹尖端附近的应力应变场是一个相当复杂的问题,对于不同的情况,这个场具有完全不同的渐近属性.具体说来,场的渐近属性取决于裂纹状态(静止还是扩展)、几何特征(平面应变还是平面应力)、加载速度(准静态还是动态)、裂纹型式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)及材料性质(弹性、塑性、蠕变、……).其中,人们较为重视的一种情况是扩展裂纹尖端的塑性场.而且,为了使问题简化,通常采用准静态假定.对于理想塑性材料Ⅲ型扩展裂纹的渐近解由Chitaley和McClintock给出.对于Ⅰ型裂纹,Slepyan采用Tresca属服条件给出了渐近解,高玉臣和Rice采用Mises屈服条件得到了渐近解,但这些解只适用于     

含共线刚性夹杂各向异性的平面问题

应用昨变函数方法，给出了含共是性线夹杂各向异性体平面问题的一般解；对于一个或二个夹二个夹杂的情形，给出了封闭形式的应力奇异性系数解；结果表明，应力奇异性系数与材料常数和εｘ＾∞有关，这里εｘ＾∞为无限元处ｘ方向的线应变。     

航空材料梁弹塑性弯曲的近似封闭解

本文将材料的应力-应变曲线表示成包含奇次指数的幂函数多项式.将直梁弯曲正应力展成勒让德函数项级数,构造了一个包含无限多个待定系数的静力许可场.用余能原理确定其系数.给出了两种材料、两种截面、三种载荷梁的计算结果.结果表明:级数收敛性很好。从而,给出了相当精确的近似封闭解.     

Reissner型板裂纹尖端应力应变场及应力强度因子计算

本文采用考虑横向剪应变的Reissner理论,给出了含裂纹平板在弯曲情况下裂纹尖端应力应变场的一般解。作为算例,应用此展开式对于在对称和反对称情况下的有限尺寸板进行了应力强度因子计算并给出相应的曲线。     

任意形状热夹杂位移场的三角形单元离散算法

平面夹杂模型在纤维增强型复合材料中有广泛应用.复合材料内部通常含有不规则形状夹杂,而夹杂物的存在能严重影响材料的机械力学性能,往往导致应力集中及裂纹萌生等失效先兆.先前关于多边形夹杂的研究大多数关注受均匀本征应变下的应力/应变解,而对位移的分析较少.基于格林函数方法和围道积分,本文给出了平面热夹杂边界线单元的封闭解析解...     

脆性损伤材料裂纹尖端的局部解

本文利用Mazars和Lemaitre提出的混凝土脆性损伤模型,求得了裂纹尖端应力、应变及损伤的局部解.对手Ⅲ型及不可压缩平面应变Ⅰ型裂纹,其尖端场的构造和理想塑性材料相类似.指出由于丧失了应力全连续条件,从而损伤边界不能由局部解定出.     

任意形状热夹杂位移场的三角形单元离散算法

平面夹杂模型在纤维增强型复合材料中有广泛应用.复合材料内部通常含有不规则形状夹杂,而夹杂物的存在能严重影响材料的机械力学性能,往往导致应力集中及裂纹萌生等失效先兆.先前关于多边形夹杂的研究大多数关注受均匀本征应变下的应力/应变解,而对位移的分析较少. 基于格林函数方法和围道积分,本文给出了平面热夹杂边界线单元的封闭解析解,可方便应用于受任意分布本征应变的任意形状平面热夹杂位移场的数值计算.当夹杂受均匀本征应变时, 只需将该夹杂边界进行一维离散,因而本文方法可直接得出受均匀分布热本征应变的任意多边形夹杂位移场的封闭解析解.当夹杂区域存在非均匀分布本征应变时,可将该区域划分为足够小的三角形单元进行数值计算. 众所周知,应力应变场在多边形夹杂顶点处具有奇异性,容易导致数值计算上的处理困难及相应的数值稳定性问题; 然而本文工作表明,在多边形顶点处位移场是连续有界的, 因而数值稳定性较好.本文算法可以便捷高效地通过计算机编程实现. 文中给出的验证算例,均体现了本文离散方法的高精度、以及计算编程的鲁棒性.