双材料界面I型裂纹尖端的弹粘塑性场

考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面准静态扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性I型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数和奇异性指数控制.     

基于裂纹界面摩擦滑动演化的岩石断裂研究

为了研究压剪应力共同作用下岩石裂纹变形演化机制,开展了压剪作用下含裂纹岩石断裂实验研究,采用数字散斑相关方法作为观测手段,获得了加载过程中岩石表面位移场演化、裂纹界面摩擦滑动演化、裂纹尖端应力强度因子等与岩石断裂扩展对应关系.结果表明:随着岩石表面位移场的演化,裂纹尖端阻碍了位移传递,形成了压应变集中区.随着剪力增加,裂纹上下界面滑动位移经历了无滑移、单调增加和波动增加3个阶段.裂纹扩展及尖端应力分布与裂纹界面摩擦滑动状态密切相关,当裂纹界面处于静摩擦状态时,裂纹尖端应力强度因子变化较小;当裂纹界面处于滑动状态时,裂纹尖端应力强度因子随着裂纹界面局部滑动呈波动增加.     

塑性区阻止效应对三维裂纹应力强度因子的影响研究

在应用片条合成法计算三维裂纹尖端应力强度因子基础上，推导了在小范围屈服情况下考虑塑性区影响时三维裂纹尖端应力强度因子的求解公式，讨论了塑性区大小对裂尖应力强度因子的影响，其中重点考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应。通过对结果进行分析和讨论，给出可供工程应用参考的依据。计算结果表明，在考虑了塑性区对裂纹发展的阻止效应后，大多数情况下塑性区修正使应力强度因子比未考虑塑性区修正的应力强度因子要小7％～30％。     

镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区分析

裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义.应用Hill屈服准则和考虑拉-剪耦合的修正Hill屈服准则,对镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区进行了分析.得到了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区.对镍基单晶合金板内裂纹尖端塑性区与各向同性材料板内裂纹尖端塑性区进行了比较.讨论了拉-剪耦合、Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹复合比及温度对裂...     

双材料界面Ⅰ型裂纹尖端的弹粘塑性场

考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面准静态扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性-弹粘塑性Ⅰ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数和奇异性指数控制.     

ZA27/SiCp颗粒增强复合材料界面特性的研究

用有限元法分析了ZA27/SiC_p颗粒增强复合材料在外加载荷作用下基体与增强相界面应力场及基体内的塑性应变.结果表明：拉伸应力作用下界面法向应力引起极区基体与增强相脱；Von Mises等效应力在极区与赤道区之间的界面处使基体屈服；界面处残余法向应力较高，可能造成界面脱粘.基体内近界面残余切向应力具有抑制裂纹在基体中扩展的趋势.重载时复合材料在高温和高压应力共同作用下，基体发生严重的塑性流变，从而产生大量的横交错裂纹，并使增强相与基体在界面脱粘.     

中心裂纹板双轴向受载影响的线弹性分析

本文用中心裂纹无限板在双轴向载荷作用下的线弹性应力解和Mises屈服准则,推导出平面应力和平面应变条件下裂纹尖端附近塑性区边界公式。讨论了双轴载荷比k、加载比λ和泊松比ν对塑性区边界尺寸、形状及其扩展的影响。     

复合型裂纹扩展的有效应力准则

本文利用弹塑性理论中的有效应力概念,将裂纹体的复杂应力状态与单轴拉伸应力状态相联系,并且考虑到在金属材料中,裂纹扩展不可避免地伴随着裂纹尖端附近的局部塑性变形,裂纹总是沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,因此,裂纹尖端弹塑性区边界至裂纹尖端的最短路径,将决定裂纹扩展方向。在此基础上,本文导出复合型裂纹扩展的有效应力准则。     

双材料界面Ⅱ型扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

双材料界面中材料粘性效应的存在,粘性效应对界面裂纹尖端场的分布和对界面本身性能的变化起着重要的影响.考虑裂纹尖端的奇异性,建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹粘塑性控制方程.引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件,对刚性——弹粘塑性界面Ⅱ型界面裂纹进行了数值分析,求得了界面裂纹尖端应力应变场,并讨论了界面裂纹尖端场随各影响参数的变化规律.计算结果表明,粘性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素,界面裂纹尖端为弹粘性场,其场受材料的粘性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

裂纹起裂角预测方法研究

本文提出一个新的屈服准则,该屈服准则适用于岩石类材料的小范围屈服,旨在预测弹塑性材料的破坏行为,基于该屈服准则,推导出了I型,II型以及I-II混合型裂纹尖端塑性区半径并对在单轴拉伸和纯剪切等荷载作用下的裂纹尖端塑性区进行了分析。结果显示,荷载加载方式、裂纹倾斜角和材料内摩擦角对塑性区的形状与大小有显著影响。根据对裂纹尖端塑性区的分析,基于如下假设：裂纹沿塑性区最短路径扩展,本文在提出的屈服准则的基础上导出了新的断裂准则,该准则可预测裂纹开裂初始角。相较于其他断裂准则,文献实验结果与本文提出的准则吻合地更好,能更加精确的预测裂纹的起裂角。     

孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性分析

岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接。孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义。该文利用裂纹线场方法和Mohr—Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料偏心裂纹板的弹塑性问题进行了分析,确定了裂纹线附近的弹性应力场、塑性应力场、弹塑性边界上的单位法向量、裂纹线附近的塑性区长度、裂纹线上的塑性区长度随孔隙水压力的变化规律以及孔隙水压力作用下偏心裂纹板的极限承载力,获得了孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性解析解,并对偏心裂纹板在不同偏心情况下的塑性区长度和贯通情况进行了分析。     

基于材料各向异性的整体梁裂纹转折分析

考虑铝合金材料S-T-L方向材料性能的差异,运用Abaqus/Explicit及其子程序VUMAT进行整体翼梁稳定裂纹扩展路径的准静态模拟,研究了整体翼梁结构在进行剩余强度试验时准静态裂纹扩展特性,并与试验结果进行对比。分析结果显示,考虑材料各向异性损伤失效的材料模型可以很好的描述准静态裂纹扩展,并且可以较好的模拟整体梁裂纹在腹板45°转折和筋条附近90°转折。     

集料-水泥石界面对混凝土损伤断裂性能的影响

通过不同的界面处理工艺改变混凝土中集料-水泥石粘结强度,研究集料-水泥石界面对混凝土单轴受压应力-应变全曲线、四点弯曲断裂能和裂缝扩展模式的影响规律.研究表明:集料-水泥石界面对混凝土的强度和韧性具有一定的影响,强化集料-水泥石界面可以提高混凝土的抗压强度,但却降低其韧性;弱化粗集料-水泥石界面,会明显降低混凝土的强度和变形能力;而弱化细集料-水泥石界面能提高混凝土的断裂能和延性指数,原因是细集料表面的初始缺陷将宏观分离裂缝诱导为均匀分布于砂浆基体中的弥散裂缝,增加了有效裂缝长度,同时也增大了断裂过程区,从而改善了混凝土的延性.     

复合型裂纹扩展的形状改变比能准则

为了预测金属材料裂纹在小范围屈服时的延性断裂，以复合型裂纹为研究对象，将裂纹前缘塑性屈服区内的总形状改变比能用于建立复合型裂纹的断裂准则。该准则表明了金属材料裂纹在扩展过程中，起决定作用的是形状改变比能，而不是整个应变能。能成功地预测了复合型裂纹的启裂角度以及临界荷载，将其结果与Sih的S准则和实验数据结果进行了比较。结果表明，复合型裂纹扩展的形状改变比能准则，在预测裂纹启裂角方面优于S准则，并且预测的临界荷载偏保守。在工程上，将其应用于复合型裂纹断裂判定是安全的。     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场.基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响.结果 表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发...     

Elastoplastic analysis for infinite plate with centric crack loaded by two pairs of point shear forces

The near crack line analysis method was used to investigate a crack loaded by two pairs of point shear forces in an infinite plate in an elastic-perfectly plastic solid, and the analytical solution was obtained. The solutions include: the unit normal vector of the elastic-plastic boundary near the crack line, the elastic-plastic stress fields near crack line, law that the length of the plastic zone along the crack line is varied with an external loads, and the bearing capacity of an infinite plate with a center crack loaded by two pairs of point shear forces. The results are sufficiently precise near the crack line because the assumptions of the small scale yielding theory have not been made and no other assumption have been taken.     

软岩巷道锚注支护结构蠕变分析

对锚注前软岩巷道围岩应力状态进行弹塑性分析,计算出锚注前围岩残余强度区半径;在此残余强度区内进行注浆,并将注浆区再细化为弹性区和塑性区,引入岩石蠕变的鲍尔丁-汤姆逊模型,建立了软岩巷道锚注支护结构的蠕变分析模型,采用塑性区岩体体积不变的假设,对锚注支护结构进行了黏弹性分析和黏塑性分析,推导出软岩巷道锚注支护结构应力及位移的蠕变公式.理论分析与相似模拟结果表明:软岩巷道锚注支护结构弹性区应力与时间无关,塑性区应力随时间而变化;弹性区、塑性区位移随时间的推移而不断增大,最后趋于一定值,且塑性区位移与半径成反比关系.     

Elastoplastic analysis for infinite plate with centric crack loaded by two pairs of point shear forces

The near crack line analysis method was used to investigate a crack loaded by two pairs of point shear forces in an infinite plate in an elastic-perfectly plastic solid, and the analytical solution was obtained. The solutions include: the unit normal vector of the elastic-plastic boundary near the crack line, the elastic-plastic stress fields near crack line, law that the length of the plastic zone along the crack line is varied with an external loads, and the bearing capacity of an infinite plate with a center crack loaded by two pairs of point shear forces. The results are sufficiently precise near the crack line because the assumptions of the small scale yielding theory have not been made and no other assumption have been taken.     

SEM In-situ Observation at Tensile Loading on Surface Inclusion in PM Rene95 Superalloy

The observation on crack initiation and propagation of surface inclusion Al2O3 in seeded PM Rene95 was conducted by SEM in-situ tension test. The results show that the cracks often initiate at the inclusion/matrix interface vertical to the applied stress direction, and easily propagate along the interface into the matrix. The interface of inclusion / matrix is just mechanically bounded on the base of SEM observation. The weak bonding of inclusion / matrix interface and stress concentration around inclusions are the main reasons of the matrix/inclusion interface debonding and local plastic deformation under the tensile loading in the in-situ tension test. Surface in-elusion does not definitely lead to the failure of in-situ tension test. But the early surface crack initiation caused by ceramic inclusion is critically harmful to the LCF property of PM Rene95 superalloy, which can't be ignored.