基于哈密顿原理的两种材料界面裂纹奇性研究

研究了两种材料组成的弹性体在交界面上含裂纹时的裂纹尖端奇异场。通过变量代换及变分原理，将平面弹性扇形域的方程导向哈密体系，从而可通过分离变量及共轭辛本征函数展开法解析法求解扇形域方程，得到求解双材料界面裂纹尖点奇性的一般表达式，由此为该类问题的求解开辟了一条新途径。     

关于界面下裂纹对界面裂纹的屏蔽参数

讨论了界面下裂纹对界面裂干涉的合理屏蔽参数问题。对于一条在远场载荷作用下、受到附近界面下裂纹干涉的界面裂纹,采用伪力法计算不同长度单位时界面裂纹的G／G0、k1/k10和k11/k110以及K1／K10和K11／K110（G是能量释放率、k1 ik110是通常定义的应力强度因子、K10＋iK110是含标定长度的应力强度因子;G0、k10 ik110、K10＋iK110对应单一界面裂纹情况）。结果表明,G／G0、K1／K10和K11／K110是较为合理的描述界面下裂纹对界面裂纹屏蔽的参数。     

界面裂纹问题中的权函数方法

本文将Ｐａｒｉｓ等确定均匀材料中裂纹尖端应力强度因子的权函数方法推广应用到界面裂纹问题，给出了界面裂纹尖端附近或无限大体半无限界面裂纹问题的权函数的显式表达式。利用此权函数表达式可以很简便地求解界面裂纹尖端附近一些外来作用引起的应力强度因子，比如任意分布力、相变应变、位错和热等。作为一个算例，本文计算了界面一侧一个刃型位错引起的应力强度因子。     

两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面问题

本文研究两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面剪切问题。利用复变函数方法，提出了一般问题公式和某些实际重要问题的封闭形式解。考察了裂纹尖端附近的应力分布并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可以直接导出两种各向同性材料界面裂纹，均匀各向异性材料共线裂纹以及均匀各向同性材料共线裂纹的相应问题公式，其中包括已有的经典结果。     

两种各向异性材料界面周期裂纹的反平面问题

研究两种各向异性材料界面含周期裂纹的反平面剪切问题，运用复变函数方法，获得了封闭形式解答，并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形，可直接导出均匀各向异性材料共线裂纹，两种各向同性材料界面裂纹的相应问题公式。     

垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究

用实验方法研究了具有垂直界面方向裂纹的界面断裂力学问题．根据实验结果对裂尖区域的奇异性性质、角位移分布、应力强度因子等进行了分析，并将实验结果与理论结果进行了比较和讨论     

轴对称圆柱界面裂纹的应力奇异性

复合材料中,纤维与基体的界面脱粘是复合材料细观损伤的基本形式之一。复合材料界面粘结强度对复合材料的宏观力学性能有重要的影响。复合材料界面断裂韧性的定义与测试要求对圆柱界面裂纹尖端应力场的奇异性有充分的了解。本文对轴对称圆柱界面裂纹的应力奇异性采用逐步近法作了近似的分析,文中对获得的所似结果作了较深入的讨论。     

不同材料界面上受τ_0t~n型载荷作用的扩展裂纹问题

变量t的任意连续函数在任意闭域中都可以用多项式a_nt~m来一致的逼近,进而t的任意函数都可以表示为函数t_ot~n的线性叠加,利用复变函数理论,我们将在不同材料界面上受t_ot~n型载荷作用的扩展裂纹问题化为解析函数理论中的Keldysh-sedov混合问题,本文给出了这一问题的闭合解,并且这一解可以作为Green函数使用。     

界面裂纹的路径选择与数值模拟

利用界面断裂能和荷载混合度的概念研究界面裂纹的扩展路径，利用有限元数值方法模拟界面裂纹的扩展过程，再现界面断裂的各种几何构型．研究表明，界面的断裂能和混合度完全控制了裂纹在界面附近的扩展过程．数值预测的裂纹路径与理论结果一致     

复合材料承受剪切时双裂纹周围的应力强度因子

本文研究了由各向同性和各向异性半无限接合而成的复合材料中的应力强度因子问题，在复合材料的接合面附近处具有与接合面平行且共线的两个Ｇｒｉｆｆｉｔｈ裂纹，裂纹面上作用有剪应力，本文利用付利叶变换将混合边值问题归毕为求解奇异积分方程问题，为求解这些方程，将裂纹面上，下的位移差展成级数，并满足理解纹面外侧边界条件，级数中的待定系数利用裂纹面内的边界条件和施密特方法求得，本文对硼纤维塑料和铝板接合的复合材料     

与两相材料界面接触的裂纹对SH波的散射

利用积分变换方法得出了两相材料中作用简谐集中力时的格林函数．根据所得的格林函数并利用Betti-Rayleigh互易定理得出了与界面接触裂纹的散射波场．裂纹的散射波场可分解为两部分，一部分为奇异的散射场，另一部分为有界的散射场．利用分解后的散射场，可得裂纹在SH波作用下的超奇异积分方程．根据裂纹散射场的奇异部分和Cauchy型奇异积分的性质得出了裂纹和界面接触点处的奇性应力指数和接触点角形域内的奇性应力．利用所得的奇性应力定义了裂纹和界面接触点处的动应力强度因子．对所得超奇异积分方程的数值求解可得裂纹端点和接解点处的应力强度因子。     

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．     

层状介质垂直界面有限裂纹问题的积分变换解

层状弹性材料包含垂直于界面有限裂纹时，可运用富里叶变换及引用位错密度函数，导出了反映裂纹尖端奇异性的奇异积分方程组，并使用Ｌｏｂａｔｔｏ－ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ方法解此方程组，最后得到裂纹尖端应力强度因子，为检验方法的正确性，对某两层含裂实际结构进行了计算，结果是满意的。     

轴对称环形片状界面裂纹问题分析

讨论受拉伸载荷作用的轴对称环形片状界面裂纹问题.该问题归结为求解一组超奇异积分-微分方程.方程中的未知位移间断近似表示为基本密度函数与多项式之积,其中基本密度函数考虑到问题的对称性用二维界面裂纹精确解表示.在圆形片状裂纹的情况下,数值结果与现有理论解作比较的结果表明,数值结果与相应界面圆形片状裂纹和均质体圆形片状裂纹的精确解均吻合得很好.文中以图表形式给出应力强度因子与材料组合和几何条件之间的关系.     

STRESS INTENSITY FACTOR OF AN ANTI-PLANE CRACK PARALLEL TO THE WEAK/MICRO-DISCONTINUOUS INTERFACE IN A BI-FGM COMPOSITE

The problem considered is a mode Ⅲ crack lying parallel to the interface of an exponential-type functional graded material （FGM） strip bonded to a linear-type FGM substrate with infinite thickness. By applying the Fourier integral transform, the problem was reduced as a Cauchy singular integral equation with an unknown dislocation density function. The collocation method based on Chebyshev polynomials proposed by Erdogan and Gupta was used to solve the singular integral equation numerically. With the numerical solution, the effects of the geometrical and physical parameters on the stress intensity factor （SIF） were analyzed and the following conclusions were drawn： （a） The region affected by the interface or free surface varies with the material rigidity, and higher material rigidity will lead to bigger affected region. （b） The SIF of the crack in the affected region and parallel to the micro-discontinuous interface is lower than those of the weak discontinuous cases. Reducing the weak-discontinuity of the interface will be beneficial to decrease the SIF of the interface-parallel crack in the region affected by the interface. （c） The effect of the free surface on SIF is more remarkable than that of the interface, and the latter is still more notable than that of the material rigidity. When the effects of the interface and free surface are fixed, increase of the material rigidity will enhance the value of SIF.     

折线裂纹和两相材料界面的相互作用

利用螺位错基本解建立了和界面相交的折线裂纹的Cauchy型积分方程.根据奇异积分方程理论,得出了确定折线裂纹和界面交点处的奇性应力指数的特征方程,以及交点处各角形域内的奇性应力.利用所得的交点处的奇性应力定义了折线裂纹和界面交点处的应力强度因子.对所得积分方程进行数值求解,可得裂纹端点以及裂纹和界面交点处的应力强度因子.     

线性硬化材料的界面裂纹裂尖弹塑性应力场

由全量理论的弹塑性本构方程出发，提出了一种求线性硬化材料裂纹问题的应力函数解法，并求得了线性硬化材料界面裂纹裂尖附近的弹塑性应力场，通过对扩张的Ｄｕｎｄｕｒｓ异材参数β的讨论分析了应力场的振荡奇异性。     

含有限裂纹弹性体中二次反射波的影响

处理了无界体中一无限长、有限宽的平面应变裂纹,对任意入射膨胀波的散射问题．这里采用了Wiener－Hopf技术及标准迭代方法,得到了二次反射波到达后的应力强度因子的解析表达式,并给出了数值结果。     

纤维增强复合材料圆柱型界面裂纹分析

以裂纹面上的位错函数为未知量将圆柱型界面裂纹问题化成一组奇异积分方程的求解问题．应用Ｍｕｓｋｈｅｌｉｓｈｖｉｌｉ的奇异积分方程理论，分析了圆柱型界面裂纹尖端应力场．针对裂纹尖端分别存在和不存在接触区两种情况，确定了裂纹尖端应力场的奇异性．利用数值方法计算了圆柱型界面裂纹尖端接触区尺寸对剪应力强度因子的影响．