压力管道涡流检测的理论与数值分析

针对压力管道涡流检测,采用放置式探头进行检测,用等效电流偶极子层代替裂纹的作用,通过求解裂纹面上的积分方程确定等效电流偶极子密度．这样就由实际的三维问题转化为二维平面问题,极大地减小了计算量．     

含缺陷管式褐煤干燥机用钢焊接接头低温下的安全评定

在设备内部载荷、裂纹尺寸及材料低温性能已知的情况下,采用我国《在用含缺陷压力容器安全评定》(GB/T19624-2004)标准中简化评定针对某褐煤干燥机管板用钢Q370R焊接接头焊缝处外表面裂纹进行了安全评定,并给出了失效评定图,同时根据标准计算出该焊接接头最大容许等效裂纹尺寸。结果表明,评定点位于曲线定义的安全范围内,但等效裂纹尺寸大于最大容许等效裂纹尺寸,根据标准该结构不安全必须进行返修。将GB/T19624-2004安全评定标准应用于管式褐煤干燥机结构,为国内含缺陷Q370R钢结构的安全评定奠定基础。     

用一种新的奇异积分方程法求解折线裂纹问题

本文根据等效分布位错的思想将一折线裂纹等效成两排密集分布的刃型位错,进而应用刃型位错的格林函数直接建立起问题的奇异积分方程。借助于奇异积分方程理论,求得了裂纹尖端及角点处的应力奇异性指数。利用Gauss-Jacobi方法求解了问题的奇异积分方程组,从而得到了裂纹尖端的应力强度因子及裂纹角点附近的奇异应力场。结果表明:本文的方法对处理拆线裂纹问题是非常有效的;不仅如此,它还可进一步与一般的边界元法结合处理复杂外边界条件下的更为复杂的裂纹问题。     

高速镦粗45钢圆柱体内部裂纹扩展的动态响应分析

采用人工预制裂纹方法分析了45钢高速冲击下裂纹扩的动态响应行为,由弹塑性波理论可以很好的解释钢体断裂机理,并预测裂纹扩展过程。结果表明,快速镦粗过程预制内部裂纹具有稳定扩展特征,塑性等效应变速率εp较恒定。     

万向接轴疲劳可靠性分析模型

在Ｎｅｗｍａｎ、Ｉｓｉｄａ等人工作的基础上，提出了表面半椭圆裂纹Ｋ_Ⅰ的一种新的表达式，引入了计算复合型裂纹应力强度因子的等效应力法，给出了一种将随机谱折算成具有相同疲劳累积损伤的恒幅谱的等效应力幅表达式。作为应用，建立了初轧机万向接轴疲劳寿命可靠性分析模型。     

胶接补强的含裂纹平板断裂特性的研究

为了提高含裂纹构件的承载能力,减少灾难性破坏事故的发生,近年来Jones等用胶粘剂将纤维增强复合材料胶接在构件中的裂纹部位,对飞机结构进行了成功的止裂。由于问题的复杂性,这类局部补强结构的应力强度因子,至今仍无解析解。作者用金属补钉代替纤维增强复合材料,用电测法研究了中心穿透裂纹试样补强后的应变场。试验表明:局部区域用补钉胶接后,平板中的裂纹扩展仍具有原有穿透裂纹的性质。由此,作者提出了等效应力强度因子,并根据实测的应变值,计算了等效应力强度因子。结果指出胶接金属补钉后,裂纹尖端处的应力强度因子可大幅度地降低;其承载能力较补强前提高50～90％。     

含有界面裂纹颗粒纤维混杂复合材料的刚度性能研究

本文应用等效夹杂法，首先求得了没有界面裂纹时，这种材料的刚度性能；然后将界面裂纹作为一种特殊的夹杂，分析了这种裂纹对材料刚度性能的影响，最后就本文的结果和已有的结果进行了比较。     

细观单元等效化方法模拟混凝土细观破坏

从非连续介质力学角度出发,提出了1种能准确模拟混凝土断裂破坏过程的细观单元等效化方法,推导混凝土细观单元的等效力学行为并数值验证了其合理性。基于细观单元等效化模型,采用扩展有限元法对单轴拉伸条件下湿筛混凝土试件的裂纹扩展过程及宏观力学性能进行数值模拟,并与细观随机骨料模型结果进行对比。结果表明：与随机骨料模型相比,细观单元等效化模型大大减小了体系自由度,在较低计算量的情况下可以获得与之较吻合的裂纹扩展路径及宏观力学性能,充分展现了该力学模型的准确性和高效性。     

万向接轴疲劳可靠性分析模型

在Ｎｅｗｍａｎ，Ｉｓｉｄａ等人工作的基础上，提出了表面半椭圆裂纹Ｋ１的一种新的表达式，引入了计算复合型裂纹应力强度因子的等效应力法。给出了一种将随机谱折算成具有相同疲劳累积损伤的恒幅谱的等效应力幅表达式。作为应用，建立了初轧机万向接轴疲劳劳寿命可靠性分析模型。     

含多裂纹悬臂梁的振动分析

基于Bernoulli—Euler梁振动理论,以等效扭转弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应。推导了双裂纹悬臂梁的解析特性方程,提出了识别裂纹参数的“特征方程曲线交点法”。通过数值模拟计算,讨论了裂纹位置与裂纹深度对梁的固有频率的影响。应用有限元软件ANSYS对双裂纹悬臂梁进行模态分析,将得到前3阶固有频率作为实测参数,代入双裂纹悬臂梁的特征方程,通过绘制特征方程曲线图,通过交点确定第2条裂纹参数,最后利用数值算例验证了该方法的有效性。     

Influence of fractality of fracture surfaces on stress and displacement fields at crack tips

In the classic theory of fracture mechanics, expressions for calculating the stresses and displacements in the vicinity of the crack tip are deduced on the basis of the assumption that a fracture surface is a smooth surface or that a crack is a smooth crack. In fact, the surface of a crack formed during the fracture is usually very irregular. So the real asymptotic form of the stress and displacement fields at the crack tip is different from the classic one. Considering the irregularity of a real fracture surface or a real crack profile, the crack is taken as a fractal one, and then the real asymptotic form at the crack tip is developed by applying Griffith’s energy balance principle and fractal geometry. Through the developed asymptotic form, it is discovered that the fractality of the crack reduces the stress singularity at the crack tip.

     

蜗壳外围混凝土裂缝扩展的数值模拟

根据混凝土断裂力学理论,在蜗壳外围混凝土内部设置初始裂缝,应用虚拟裂缝模型建立平面轴对称有限元模型,编程计算了直埋式蜗壳外围混凝土裂缝的扩展过程。计算结果表明：断裂力学理论中的虚拟裂缝模型可以很好地模拟蜗壳内部裂缝的整个断裂扩展过程,得到单一裂缝的内水压力-裂缝口张口位移（裂缝口宽度）曲线;通过引入断裂角的概念,得到蜗壳裂缝扩展的准确路径,直埋式蜗壳子午断面内裂缝扩展的主要方向为通过蜗壳中心的径向。     

Influence of fractality of fracture surfaces on stress and displacement fields at crack tips

In the classic theory of fracture mechanics, expressions for calculating the stresses and displacements in the vicinity of the crack tip are deduced on the basis of the assumption that a fracture surface is a smooth surface or that a crack is a smooth crack. In fact, the surface of a crack formed during the fracture is usually very irregular. So the real asymptotic form of the stress and displacement fields at the crack tip is different from the classic one. Considering the irregularity of a real fracture surface or a real crack profile, the crack is taken as a fractal one, and then the real asymptotic form at the crack tip is developed by applying Griffith’s energy balance principle and fractal geometry. Through the developed asymptotic form, it is discovered that the fractality of the crack reduces the stress singularity at the crack tip.     

任意裂纹面荷载作用下界面断裂分析

为研究裂纹面上作用的荷载对裂纹稳定性的影响,本文基于比例边界有限元方法提出裂纹面作用有任意方向、任意大小面荷载的界面应力强度因子求解模型.界面裂纹具有复数形式的应力奇异性指数,在任意裂纹面荷载作用下其奇异应力场更为复杂.应用本模型,径向的位移和应力可解析求解,无需网格细分即可自动反映裂尖的应力奇异性.裂纹面上的任意荷载首先可分解成平行于裂纹面以及垂直于裂纹面的分量,并进一步分解成有限项幂函数的和.对每个幂函数荷载解析求解,基于线性叠加原理获得结构在全部荷载作用下的解.该模型对各向同性材料和各向异性材料均适用.文中通过板承受裂缝面荷载时的应力强度因子求解的多个算例对该模型进行了验证和应用,对板的几何尺寸和双材料参数进行了敏感性分析,并应用于重力坝坝踵界面裂缝在水压力作用下的应力强度因子求解.     

拉伸载荷作用下无限大板中三角孔-裂纹问题

针对Bueckner原理普遍化,提出了一种求解远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题的数值方法.通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到远方载荷作用下无限大板中孔边裂纹问题,将原问题分解为承受远方载荷不含孔边裂纹的均匀问题和在远方不承受载荷但在裂纹面上和孔的表面上承受面力的问题.算例说明本数值方法对分析无限大板中孔...     

门座起重机疲劳裂纹扩展寿命分析研究

门座起重机存在大量因疲劳裂纹导致结构破坏的现象,所以进行疲劳裂纹扩展寿命分析,预测起重机剩余安全使用期的研究就显得非常必要.先对疲劳裂纹扩展寿命进行理论推导,在此理论基础上,制定疲劳裂纹扩展寿命分析的流程;接着以某台100t门座起重机的一处裂纹为研究对象,通过无损探伤确定裂纹尺寸和位置,获取准确的应力谱,在各种典型工况下,对该裂纹进行疲劳裂纹扩展寿命分析研究.定性分析结果表明该裂纹为安全裂纹.该方法能较真实地反映门座起重机的剩余寿命状况,为解决剩余寿命分析问题提供参考.     

无限长条功能梯度材料自由边界反平面裂纹动力学问题

利用功能梯度材料剪切模量的指数模型,对无限长条自由边界反平面Yoffe裂纹的动力学问题进行了研究.通过积分变换求得了应力场和位移场,将混合边界值问题简化为一组对偶积分方程,并利用Copson方法对动应力强度因子进行了求解.分析了裂纹运动速度、梯度参数及裂纹长度对裂纹尖端动应力强度因子的影响.数值计算表明,动应力强度因子随着裂纹运动速度和裂纹长度的增加而增大,随着梯度参数的增加而降低.     

Wing crack model subjected to high hydraulic pressure and far field stresses and its numerical simulation

By considering the effect of hydraulic pressure filled in wing crack and the connected part of main crack on the stress intensity factor at wing crack tip, a new wing crack model exerted by hydraulic pressure and far field stresses was proposed. By introducing the equivalent crack length l _eq of wing crack, two terms make up the stress intensity factor K _I at wing crack tip: one is the component K _I⁽¹⁾ for a single isolated straight wing crack of length 2l subjected to hydraulic pressure in wing crack and far field stresses, and the other is the component K _I⁽²⁾ due to the effective shear stress induced by the presence of the equivalent main crack. The FEM model of wing crack propagation subjected to hydraulic pressure and far field stresses was also established according to different side pressure coefficients and hydraulic pressures in crack. The result shows that a good agreement is found between theoretical model of wing crack proposed and finite element method (FEM). In theory, an unstable crack propagation is shown if there is high hydraulic pressure and lateral tension. The wing crack model proposed can provide references for studying on hydraulic fracturing in rock masses.     

Influence of fractality of fracture surfaces on stress and displacement fields at crack tips

In the classic theory of fracture mechanics,expressions for calculating the stresses and displacements in the vicinity of the crack tip are deduced on the basis of the assumption that a fracture surface is a smooth surface or that a crack is a smooth crack.In fact,the surface of a crack formed during the fracture is usually very irregular.So the real asymptotic form of the stress and displacement fields at the crack tip is different from the classic one.Considering the irregularity of a real fracture surfac...     

基于FE/EFG耦合算法的虚拟裂纹闭合法

在裂纹附近区域采用无网格伽辽金(EFG)节点,其余区域采用常规有限单元(FE)节点进行数值离散并求解,获得含裂纹构件的位移场。在裂纹尖端及其附近设置局部辅助有限单元区域,用于求解裂纹尖端处的2个特征参数:裂纹尖端节点力以及靠近裂纹尖端处裂纹面的位移。由这2个参数得到裂纹尖端处的应变能释放率,进而求得相应的应力强度因子,此方法为计算应力强度因子的EFG虚拟裂纹闭合法。数值算例表明,采用EFG虚拟裂纹闭合法能够有效计算裂纹尖端处的应力强度因子。