含功能梯度材料加强环的任意几何形状孔附近应力集中分析

基于复变函数理论,结合保角变换技术研究含功能梯度材料（FGM）加强环的任意几何形状孔附近应力集中。采用分层均匀化方法,给出了远场均布载荷作用下材料参数沿孔周法线方向任意变化的FGM加强环内的复势函数解。通过数值算例,详细讨论了加强环内杨氏模量不同变化规律对三角形、正方形、矩形等各种几何形状孔附近应力分布的影响。结果表明：通过在孔周衬入FGM加强环并合理选择加强环内材料参数的递变规律,可以有效缓解各种几何形状孔附近的应力集中。同时通过一些特例与已有文献比对验证了本文结果的正确性。     

钢桥塔斜拉索锚固区壁板的多孔应力集中特性

针对钢桥塔斜拉索锚固区连续布置椭圆形过索孔易产生的应力集中现象,对开任意多个椭圆孔无限大平面的力学模型建立了复应力函数,采用最小二乘边界配点法对应力场进行了求解,并与单个椭圆孔的理论解相比较,误差小于1%。结果表明:孔边应力集中系数随孔洞纵向间距增大而增大,随孔洞横向间距增大而减小,并最终都趋于定值。基于有限元分析,讨论了板件长宽比、开孔率、孔洞间距等参数对开单排和双排连续椭圆孔有限大板应力集中系数的影响情况;进一步在无限大平面计算结果基础上引入板宽修正系数,给出了便于工程应用的应力集中系数计算公式。     

椭圆形孔扩张弹性分析

圆孔扩张理论作为一种相对成熟的理论工具已经广泛运用于岩土工程中的各类问题,但是对于初始孔为椭圆孔的扩孔问题,圆孔扩张理论并不适用.基于保角变换的方法将原物理平面上初始椭圆孔洞的外部映射到像平面上的单位圆外部,将原物理平面上由于椭圆孔洞扩张所产生的位移边界条件转换到像平面上,利用平面复变弹性理论,得到初始椭圆形孔洞孔扩张的弹性解.将论文椭圆孔扩张的退化解与传统圆孔扩张的弹性解进行对比分析,验证椭圆孔扩张弹性解的正确性.续而,针对一算例详细分析了椭圆孔扩张的弹性力学特性.研究结果表明,椭圆孔的退化解与传统的圆孔扩张弹性解完全一致,椭圆孔在弹性扩张过程中长轴方向比短轴方向较难扩张,长轴方向需要的扩张压力比短轴方向的要大.此外,当扩张率a2/a1=0.11/0.1=1.1时,扩张的影响半径为10倍的孔径左右.     

椭圆孔三维应力集中及其对疲劳强度的影响

应用有限单元法对有限厚中心椭圆孔板的三维应力集中进行了分析。发现厚板的最大应力集中总是与自由表面保持一固定的距离而不随板厚的增加而变化;椭圆形状因子越小,距离自由表面越近。得到了最大三维应力集中、表面应力集中与相应平面解之间的近似关系和经验公式;研究了厚度对疲劳强度的影响,并给出相应的影响系数。     

带有椭圆孔的各向异性无限板应力集中问题的简便解法

应用各向异性无限域椭圆孔问题的复应力函数基本解,给出了椭圆孔在任意外载作用下以积分形式表示的复应力函数解;并分别通过对椭圆孔周边均匀受载,无限远处均匀受载和承载螺栓孔这三个特例的分析结果,证实了本文解的正确性,一般性和实用性.     

含孔边非均匀材料圆环的无限大薄板的应力集中系数

对于含圆孔及孔边非均匀材料圆环的无限大薄板，假设非均匀材料的弹性模量沿径向按照指数函数变化，而泊松比为常数，分别导出了双轴拉伸和纯剪切作用时孔边及界面处的应力集中系数的解析解．通过数值算例详细分析了非均匀材料圆环的弹性模量的变化对无限大薄板的孔边及界面处的应力集中系数的影响．研究结果表明，合理选择孔边非均匀材料圆环的材料性能变化参数可有效地缓解薄板的孔边应力集中程度．本文的研究结果可为含圆孔的薄板的设计提供一定的参考．     

无限大板开孔弹性波的散射及动应力集中

采用弹性平板理论及复变函数理论，对含孔无限大平板弹性波的散射及动应力集中问题进行了分析研究，建立了求解平板开孔动应力集中问题的复变函数方法。若同时采用映射变换，就为求解平板开任意形状孔的动应力集中问题提供了一种规范而有效的方法。为说明问题，本文给出了平板开圆孔及椭圆孔动应力集中因子的数值结果。     

带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法

通过弹性力学方法可以得到带孔无限大(宽) 板应力场的理论解, 但带孔有限宽板的理论解却比较难于得到. 本文从二者孔边应力分布的相似性出发, 引入应力分布函数的修正系数, 从而建立了带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法, 对于多种不同宽度的带孔板, 孔边应力集中系数的修正解与有限元数值解进行了比较, 误差在允许范围内, 修正因子具有其工程应用合理性.     

孔口缝合补强对含孔复合材料层板应力集中影响的数值模拟

提出的一种缝合线计算模型,通过数值模拟计算与实验结果比较,得到缝合线计算模型中相关的弹性参数.对复合材料开口缝合补强结构进行有限元模拟计算,分析了孔边及邻近区域应变、应力的分布规律,得到不同缝合参数、孔边不同位置以及不同载荷条件下的应变、应力集中系数,并给出合理的孔口缝合参数设计方法及相关结论.研究结果表明:含孔拉伸试件在孔边θ=0°处,切向拉伸应力最大;在θ=90°处,切向压缩应力最大;在孔口0°和90°之间存在拉应力与压应力的转换点,缝合补强后,此转换点大约在θ=56°左右.     

含多椭圆孔(核)复合材料加筋层板的应力集中研究

基于各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元,采用该杂交应力有限元来描述层板的椭圆核区域,采用杆单元来描述加强筋(杆单元的刚度取为层板沿筋条方向的刚度),其余区域采用常规8节点等参单元进行模拟,建立起分析含多椭圆核复合材料加筋壁板问题的力学分析方法,详细讨论了椭圆核大小、位置、筋条尺寸、相对位置、铺层比例等诸参数的影响规律,得到了一些有益的结论。     

横向爆炸载荷下开孔板的动应力集中因子

基于ANSYS 5.7/LS-DYNA程序,对3 m3 m0.25 m四边固支和简支、中心具有0.3 m0.3 m方孔的开孔板和无孔板对应点在两种下三角爆炸载荷作用下的应力响应进行了分析;由开孔板和无孔板边对应点的主应力时程曲线,对提出的能量密度时间分布函数的绝对值平方进行变上限积分,按其比值确定动应力集中因子,该方法简单易行。     

多孔有限大弹性薄板弯曲应力集中问题

应用弹性力学的复变函数理论,采用多保角变换的方法,推出了含有任意多孔有限大弹性薄板弯曲的多复变量应力函数的表达式.在内边界上进行复Fourier级数展开,在外边界采用配点法来确定应力函数的未知系数,从而计算有限大弹性薄板的应力场.本文以外边界为矩形,内边界为任意多椭圆孔的有限薄板为例,编制了相应的计算程序,进行了算例分析.结果表明本方法对处理多孔有限大弹性平面问题是简单且行之有效的.     

负压爆炸载荷和数据采集间隔对弹性开孔板动应力集中的影响

基于ANSYS 7.0/LS-DYNA程序,对3 m3 m四边简支,厚度0.025 m,中心开有0.3 m0.3 m方孔的弹性板,在正压和负压三角爆炸载荷作用下的应力响应进行了分析,利用能量密度时间分布函数（TDFED）确定了动应力集中因子,并给出其计算步骤。计算结果表明计算总时间和数据采集时间间隔对动应力集中因子影响较大,而负压荷载影响较小。     

基于复变函数的矩形巷道围岩应力与变形粘弹性分析

矩形巷道越来越多地被应用到实际工程当中,其巷道围岩稳定性理论分析具有重要的意义。本文建立了矩形巷道围岩分析的力学模型,运用复变函数理论推导,通过保角变化,得到了矩形巷道外围岩到复平面单位圆上的映射函数;在复变函数域内分析了矩形巷道围岩应力、变形的求解步骤;运用弹性力学、粘弹性理论等推导得到了巷道围岩应力变形的粘弹性解;...     

钢构件应力集中区低周疲劳分析及实验研究

针对两个具有应力集中区的特定钢构件的低周疲劳问题进行理论分析和实验研究。文中提出了一套低周疲劳分析的相关近似方法 :由材料静力参数估算其疲劳参数 ,并利用实验数据加以修正 ,获得了循环应力 -应变曲线和应变 -疲劳寿命曲线 ;进而把非线性有限元法和局部应力应变分析结合在一起计算疲劳寿命。理论结果和实验结果作了比较 ,从而证明本文提出的分析方法是行之有效的。     

30CrMnSiNi2A超高强度钢孔挤压强化残余应力场的模拟

利用有限元软件ANSYS建立了30CrMnSiNi2A超高强度钢孔挤压强化残余应力场的三维有限元模型,分别模拟分析了不同孔径、过盈量、厚度和孔边距比下30CrMnSiNi2A超高强度钢构件孔挤压强化的三维残余应力场分布.模拟结果表明,残余应力沿厚度在中层和出口处随着孔径的增大而增大,且残余拉应力的增加幅度也大;随着过盈量的增大,残余压应力增大,但达到一定程度后过盈量的增量所引起的有利残余压应力的增量减小;随着厚度的增加,残余压应力在入口表面的孔周处先减小后增大;孔边距的减小,对残余压应力影响较小,而对残余拉应力的影响很大.     

具有中心孔的正交复合材料板在双轴载荷下的应力分析

本文研究了具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的应力,建立了有限校核系数和双轴率以及之间板宽率的关系,并得到孔边的应力集中系数.这些结果对研究具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的强度预测和应力分析具有重要的作用.     

计及界面损伤的复合材料正交(混杂)叠层板的应力集中分析

对正交(混杂)叠层复合材料最终拉伸破坏过程中的细观应力集中问题,提出了一种修正的剪滞分析模型;研究了叠层中由于90°层的基体开裂、层间界面破坏、0°层中部分纤维断裂及纤维/基体界面损伤相互作用所导致的细观应力重新分布,获得了相应的应力集中因子和界面破坏区长度与界面剪切强度的定量关系。本文结果为进一步研究正交叠层复合材料的细观破坏机理、最终拉伸强度及协同效应等提供了重要的理论依据。     

Stress concentration factor expression for tension strip with eccentric elliptical hole

Two explicit expressions of the stress concentration factor for a tension finite-width strip with a central elliptical hole and an eccentric elliptical hole, respectively, are formulated by using a semi-analytical and semi-empirical method. Accuracy of the results obtained from these expressions is better, and application scope is wider, than the results of Durelli’s photo-elastic experiment and Isida’s formula. When eccentricity of the elliptical hole is within a certain range, the error is less than 8%. Based on the relation between the stress concentration factor and the stress intensity factor, a stress intensity factor expression for tension strips with a center or an eccentric crack is derived with the obtained stress concentration factor expressions. Compared with the existing formulae and the finite element analysis, this stress intensity factor expression also has sufficient accuracy.     

含孔复合材料层合板静拉伸三维逐渐损伤分析

针对面内静拉伸纤维增强复合材料含中孔层合板，发展了参数化三维逐渐损伤模型. 该模型 可以模拟含中孔层合板损伤起始、发展及最终结构破坏整个过程，并能较好地预测含中孔层 合板的破坏模式和破坏强度. 采用所发展的模型和有限元三维逐渐损伤分析技术即应力分 析、失效判定准则及损伤过程中材料性能退化等，对其他文献所提供的9种不同类型含中孔层合板进行了损伤扩展分析及强度预测，同时对层合板的损伤基本机理、类型及其相互关联作用进行了探讨，计算结果与文献实验结果非常吻合.