裂纹失稳扩展轨迹焦散线和伪焦散线实验研究

本文给出了复合型裂开裂角和称稳扩展和轨迹的焦散线参数方程，并采用Ｃ型试样，对裂纹扩展轨迹进行实验研究和数值分析，所得结果对裂纹控制和止裂设计具有实用价值。     

A combination optical method of lateral shearing interferometry and caustics

A novel experimental technique is presented that combines the optical method of caustics and the full-field lateral shearing interferometer of coherent gradient sensing (CGS) in one setup. Collimated light transmitted through a deformed specimen is separated into two legs. One is processed by the lateral shearing interferometer and is recombined with the other on a single image plane. By adjusting the optical path length of each leg, a combination lateral shearing interferogram/caustic image is generated. When this technique is applied to a fracture specimen, information about the stress intensity factor can be obtained from the caustic and the CGS interference fringes for exactly the same deformation field. This allows for a direct comparison between the two methods when investigating phenomena such asK-dominance, three-dimensional deformation and so on. In this paper, the technique is presented in detail, and its feasibility is tested by application to mode I and mixed-mode crack tip deformation fields.     

含节理岩体爆生裂纹扩展的动焦散模型实验研究

应用动态焦散线测试系统,模拟含节理岩体断裂爆破过程,进行了PMMA模型透射式动态焦散线实验,着重研究了爆炸初始裂纹与节理面不同夹角的情况下,裂纹尖端动态应力强度因子的变化规律,裂纹穿过节理面的扩展规律,以及裂纹扩展速度的变化规律。实验结果分析表明,爆生裂纹穿过节理面时,裂纹尖端的动态应力强度因子和裂纹扩展速度显著下降,穿过节理面后,应力强度因子又有所增强;裂纹穿过节理面时,裂纹会沿节理面偏离一段距离后沿初始裂纹方向继续扩展。研究结果可以为节理岩体的断裂爆破提供理论依据。     

含圆孔缺陷三点弯曲梁动态焦散实验

应用新型数字激光动态焦散线实验系统,采用含预制裂纹的有机玻璃板试件进行落锤冲击实验,研究了含圆孔缺陷三点弯曲梁的动态断裂行为。通过实验得到了含圆孔缺陷三点弯曲梁裂纹尖端动态应力强度因子的变化情况、裂纹扩展速度的变化情况以及裂纹贯穿空孔的扩展情况等。实验结果表明:三点弯曲梁中的空孔位置对裂纹的扩展轨迹具有明显的导向作用;空孔位置的改变会影响三点弯曲梁的断裂时间;空孔位置的变化对空孔下方裂纹的扩展时间、扩展轨迹影响较小;在空孔位置居中的情况下,空孔上方裂纹的最大扩展速度大于空孔位置偏移时的情况。     

用焦散线法研究PP/PA6/POE-g-Ma的动态断裂性能

研究了由直接共混法制备而成的聚丙烯/尼龙6/马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(PP/PA6/POE-g-MA)三元共混体系的静、动态力学性能,并采用反射型动态焦散线方法对其动态断裂性能进行了实验研究。根据动态断裂实验过程中得出的I型裂纹尖端的焦散斑,测得PP/PA6/POE-g-Ma共混高聚物的动态断裂韧性和裂纹扩展速度。此外,本文通过扫描电镜对动态断裂截面的细观观测,进一步分析了材料损伤破坏的机理,并探讨了共混高聚物方法对材料抗断裂性能的影响。实验结果表明,动态焦散线方法为高聚物复合材料的动态断裂实验研究提供了一种可行的方法,并可为高聚物复合材料性能的改进提供依据。     

用动态焦散线方法研究圆环在冲击载荷作用下的破坏机理

本文用动态焦散线实验方法并结合理论分析,深入地研究了圆环在冲击载荷作用下的破坏问题。考察了试件的几何尺寸和支承材料对破坏模态及破坏过程的影响。用应力波传播的几何理论(rays-theory)分析了应力波在圆环内部的传播过程,着重分析了圆环中应力波聚焦的现象。理论分析和实验结果在破坏时刻和破坏位置上吻合的很好。     

Efficient Generation of Customized Caustics: Nondiffracting Deltoid and Pentagram Beams

This study puts forward a powerful new strategy that allows highly efficient generation of the shaping transverse nondiffracting caustics that concentrate around the expected curve. First, under the condition of stationary phase approximation, as the typical example of caustic beams, the analytical formula of nondiffracting deltoid and pentagram caustics is theoretically derived. Based on the obtained analytical formula, the desired caustics of deltoid and pentagram are numerically simulated. Hence, their optical shape and the propagation characteristics of nondiffracting caustics can be investigated. Then, based on the given generating mechanism, the corresponding experimental system to experimentally explore the nondiffracting deltoid and pentagram caustics with good self-healing properties is constructed. Compared with the previous generating methods, the proposed method has a high light energy utilization.     

使用焦散线法与光弹法测定三维裂纹混合型应力强度因子

本文介绍了将焦散线法与应力冻结，“解冻”技术相结合，使焦散线法用于测量三维体内部裂纹前缘应力强度因子的实验方法，并针对复杂应力状态下三维裂纹前缘的不同应变奇异场，合理地综合运用焦散线法与三维光弹法，实际测量与分离了三维裂纹前缘混合型应力强度因子。     

动态光弹性方法的主应力分离的研究

本文提出了动态光弹性、动态焦散线实验方法同边界元法结合的混合法，并用这种方法解决了动态光弹性主应力分离的问题，首先对现有的多火花高速摄影系统进行了改造，在动态实验过程中，成功地得到了不同瞬时的清晰的动态光弹性的等差线条纹和动态焦散线系列图像，这样，便可提取不同瞬时的边界应力值、全场主应力差值及边界上的外载。继而提出用Ｌａｐｌａｃｅ变换域上的边界元法来求解在冲击载荷作用下二维弹性模型全场的主应力和。最后，以受冲击载荷作用的圆盘为例，进行实验及边界元法计算，得到了分离的主应力场。     

环氧树脂涂层焦散线法及用于测定应力强度因子

本文提出了一种新的实验方法——涂层焦散线法,可用于难加工的非透明材料。作为应用,对铝试件的应力强度因子进行了测定并与有限元法的计算结果作了对比。在数据处理中采用多点法构造目标函数,并引入具有选代过程的统计试验法对其进行求解,从而提高了实验精度。