含层间短裂纹层合板的解析－分区变分解法

将层板横截面分为含裂纹区与不含裂纹区，在每一区内，根据夏变函数理论与特征函数展开法，得到了各自区内满足所有支配方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及两区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量（广义应力强度因子）。     

含层间长裂纹的对称正交层合板的角析—分区广义变分解法

本文首先将层板横截面分为含裂尖区、韧带区以及裂纹区等三个区域，用复变函数理论与特征函数层开法，得到了各区内满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及各区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量。     

含层间短裂纹层合板的解析－分区变分解法

将层板横截面分为含裂纹区与不含裂纹区，在每一区内，根据夏变函数理论与特征函数展开法，得到了各自区内满足所有支配方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及两区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量（广义应力强度因子）。     

各向异性板应力强度因子的分区广义变分解法

本文以单边边缘裂纹二维应力场与位移场的级数展开式为基础,以分区广义变分原理求解含双边非对称边缘裂纹板的应力强度因子。首先建立精确满足各向异性板基本微分方程和裂纹表面边界条件的应力场和位移场的本征展开式,然后用分区广义变分原理满足其余边界条件与交界连续条件并由此确定应力强度因子。在变分方程中只有沿板边界的线积分。计算程序简单,输入数据很少,结果收敛迅速并与已有结果完全吻合,同时计算节省机时与人力。本文还给出了有关的全新计算曲线。     

紧凑拉伸试件应力强度因子的解析-变分解法以及有关系统计算结果

本文推导了在材料断裂性能测试中常见的受钉传载荷含边缘裂纹试件应力与位移的函数项级数表达式。该级数逐项满足弹性力学所有基本方程、裂纹表面边界条件与绕钉孔的合力平衡条件以及位移单值条件。通过以最小势能原理为基础的变分方程满足其余的静力边界条件,从而求解级数中的待定系数并确定应力强度因子。计算结果表明,级数收敛迅速、正确,计算节省机时,简化数据准备工作。本文还通过计算指出了目前通用的有关矩形紧凑拉伸试件应力强度因子计算公式与曲线的不准确性并且给出了正确、系统的计算曲线,同时还提供了圆形紧凑拉伸试件系统的计算结果。     

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     

含裂纹体的单位分解扩展无网格方法

不连续体的数值模拟尤其是动态裂纹的追踪问题一直是工程界研究的热点和难点问题。无网格方法仅仅需要结点信息,非常适合于求解这类问题。基于单位分解思想,在移动最小二乘近似函数(MLS)中根据裂纹面的不连续位移增加一个Heaviside函数,在裂尖则增加四个扩展函数描述渐进裂纹位移场;应用Galerkin方法推导了平衡方程的离散线性方程,并给出了求解裂纹问题应力强度因子的计算公式。与其他类型的扩展无网格相比,在裂尖处近似函数不需要使用可视准则,很容易生成r1/2奇异;另一个优势是影响域并没有因为裂纹的存在而改变,不会降低方程的稀疏性,求解效率较高。数值算例表明,该方法能方便有效地模拟不连续问题,具有十分广阔的应用空间。     

局部正交无网格伽辽金法的研究及其在含多裂纹多孔结构中的应用

通过对无网格法中正交基函数的研究,提出局部正交无网格伽辽金法,局部正交基函数保持原正交基函数的性质,但其导数具有了通式,简洁明了,易于编程实现,计算效率高,并将其应用到求解含多裂纹多孔均匀拉伸板的应力强度因子中,计算结果与用正交无网格伽辽金法和有限元法得到的结果进行比较,证明了局部正交无网格伽辽金法的可行性和正确性。     

含界面裂纹的不可压缩双金属胶接件的解析变分－守恒积分解法

本文根据平面问题的复变函数理论推导了含界面裂纹双金属胶接件满足微分方程、开裂界面边界条件与未开裂界面连续条件的应力与位移本征函数展开式，并建立了不可压缩双金属界面裂纹的复合型守恒积分及其与应力强度因子之关系，进而利用分区广义变分原理满足其余边界条件确定包含应力强度因子在内的展开式系数，得到守恒积分并求出应力强度因子．数值计算表明，沿不同回路的在恒积分具有很好的守恒性而且由这两种方法所得应力强度因子具有很好的一致性．     

有限尺寸下双材料界面附近裂纹位置对裂纹尖端的影响

随着复合材料的应用和发展,不同材料组成的界面结构越来越受到人们的重视.界面层两侧材料的性能相异会引起材料界面端奇异性,同时界面和界面附近存在裂纹会引起裂尖处的应力奇异性.因此双材料界面附近的力学分析是比较复杂的.论文建立双材料直角界面模型,在材料界面附近预设初始裂纹,计算了有限材料尺寸对界面应力场及其附近裂纹应力强度因子的影响.运用弹性力学中的Goursat公式求得直角界面端在有限尺寸下的应力场以及其应力强度系数.通过叠加原理和格林函数法进一步得到在直角界面端附近的裂纹尖端应力强度因子.计算结果表明,在适当范围内改变材料内裂纹与界面之间的距离,界面附近裂纹尖端的应力强度因子随着裂纹与界面距离的增加而减少,并且逐渐趋于稳定.分析结果可以为预测双材料结构复合材料界面失效位置提供参考.     

界面端附近裂纹的应力强度因子

结合材料的断裂形式可分为从界面端产生裂纹（沿界面或向母材内部层折）然后断裂与稍稍离开界面端处产生裂纹然后断裂这两种情况，在金属／陶瓷类结合材料中，后者出现的概率更大，本文利用结合材料界面端的奇异应力场和叠加原理，给出了界面端附近裂纹的应力强度因子近似计算公式，并用边界元数值计算验证了其有效性。     

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.     

The approximate solution of penny-shaped cracks periodically distributed in infinite elastic body

The penny-shaped cracks periodically distributed in infinite elastic body are studied. The problem is approximately simplified to that of a single crack embedded in finite length cylinder and the stress intensity factor is obtained by solving a Fredholm integral equation. Numerical results are given and the effects of crack interaction on the stress intensity factor are discussed. The project suppoted by National Natural Science Foundation of China     

残余应力对压力容器破坏模式的影响分析

破前漏(简称LBB)是压力容器、核电站设备结构设计与评价中的一个重要准则.表面裂纹准静态扩展的几何形貌变化规律的预测是破前漏(LBB)评判十分重要的课题之一.本文对特定焊接残余应力场加载作用下,含三维表面裂纹的压力容器模型,用有限元软件(ABAQUS)进行了表面裂纹准静态扩展模拟计算,得到在此残余应力场作用下应力强度因子沿裂纹前缘的分布规律.结合外载引起的应力强度因子,就可以判别裂纹的扩展形貌,从而判断结构是否满足LBB要求.     

Special approach for the determination of fracture mechanical parameters at an interface crack tip

An interface crack of finite length is considered between two semi-infinite planes with an artificial contact zone at one of the two crack tips. A transcendental equation and certain simple asymptotic formulas are established for the real contact zone (in the Comninou-Dundurs sense) in terms of the stress intensity factors (SIFs) of the considered model. In these terms analytical expressions are also provided for the energy release rate and for the SIF of the classical interface crack model with an oscillating singularity at the crack tip. The appropriate length of the artifical contact zone is shown to be attainable on the basis of the analysis of the stresses at the crack tip. The use of the proposed model is suggested for integrity assessment of inhomogeneous structural elements of composites containing interface cracks. Received 26 March 1997; accepted for publication 12 September 1997     

Analysis of stress intensity factor in orthotropic bi-material mixed interface crack

Adopting the complex function approach, the paper studies the stress intensity factor in orthotropic bi-material interface cracks under mixed loads. With consideration of the boundary conditions, a new stress function is introduced to transform the problem of bi-material interface crack into a boundary value problem of partial differential equations. Two sets of non-homogeneous linear equations with 16 unknowns are constructed. By solving the equations, the expressions for the real bi-material elastic constant εt and the real stress singularity exponents λt are obtained with the bi-material engineering parameters satisfying certain conditions. By the uniqueness theorem of limit,undetermined coefficients are determined, and thus the bi-material stress intensity factor in mixed cracks is obtained. The bi-material stress intensity factor characterizes features of mixed cracks. When orthotropic bi-materials are of the same material, the degenerate solution to the stress intensity factor in mixed bi-material interface cracks is in complete agreement with the present classic conclusion. The relationship between the bi-material stress intensity factor and the ratio of bi-material shear modulus and the relationship between the bi-material stress intensity factor and the ratio of bi-material Young's modulus are given in the numerical analysis.     

夹杂对两相材料界面裂纹的影响

根据界面上应力和位移的连续条件,得到了单向拉伸状态下,含有椭圆夹杂的无限大双材料组合板的复势解。进一步通过求解Hilbert问题,得到了含有夹杂和半无限界面裂纹的无限大板的应力场,并由此给出了裂尖的应力强度因子K。计算了夹杂的形状、夹杂的位置、夹杂的材料选取以及上、下半平面材料与夹杂材料的不同组合对裂尖应力强度的影响。计算结果表明夹杂到裂尖的距离和夹杂材料的性质对K影响较大,对于不同材料组合,该影响有较大差异。夹杂距裂尖较近时,会对K产生明显屏蔽作用,随着夹杂远离裂尖,对K的影响也逐渐减小。另外,软夹杂对K有屏蔽作用,硬夹杂对K有反屏蔽作用,而夹杂形状对K几乎没有影响。