刚性—粘弹性材料界面Ⅱ型裂纹准静态扩展的渐近解

在准静态扩展条件下,研究了刚性－粘性材料界面Ⅱ型裂纹尖端场的分布问题。通过量级分析得出在粘性、弹性变形同时占主导地位时,应力、奕变具有相同的奇异性量级。推导了问题的控制方程、界面连接条件,求得了裂纹尖端应力场的渐近解,讨论了材料参数对场分布的影响。由于在非稳态扩展中稳态场是占主导地位的,因而问题的研究方法可为工程实践问题的研究提供参考依据。     

粘弹性材料中动态扩展裂纹尖端场的分析

为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了粘弹性材料动态扩展裂纹的力学模型.在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).通过渐近分析求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近控制方程;采用靶法求得了Ⅰ型Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的应力、应变的数值解.数值计算表明:裂尖场变化主要受材料的蠕变指数和马赫数的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,为动态扩展裂纹的断裂判据提供参考依据.     

可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹尖端场

为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹的力学模型,推导了可压缩材料Ⅰ型动态扩展裂纹的本构方程.在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级.通过渐近分析求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近解,并采用打靶法求得了裂纹尖端应力、应变和位移的数值结果,给出了应力、应变和位移随各种参数的变化曲线.数值计算表明,弹性可压缩变形对Ⅰ型裂纹尖端应力场影响甚微,而对应变场和位移场影响较大.裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M控制.当泊松比v=0.5时,可以退化为不可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹.     

刚性-黏弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一．为了研究黏性效应作用下的界面动态扩展裂纹尖端渐近场,建立了刚性-粘弹性材料界面Ⅱ型动态扩展裂纹的力学模型;在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂纹尖端场中占主导地位,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε）∝ -1/r(n-1)．结合运动和协调方程,推导出黏弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程．根据问题的边界条件和连续条件,通过数值计算,得到了裂纹尖端连续的分离变量形式的应力、应变和位移场．数值计算表明,裂纹尖端场主要受材料的蠕变指数n和马赫数M的控制,这为解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论参考．     

粘弹性—弹性材料界面上准静态扩展裂纹尖端的渐近场

在准静态扩展条件下，研究了幂硬化粘弹性－弹性界面裂纹，反平面剪切时尖端附近应力、应变分布问题。通过量级分析得出在粘性、弹性变形均占主导地位时，应力应变具有相同的奇异量级，并给出裂纹尖商场的控制方程和连接条件。     

刚性-粘弹性界面Ⅲ型裂纹尖端场动态解的研究

建立了刚性－粘弹性材料Ⅲ型界面裂纹动态扩展的力学模型,求得了裂尖应力、应变和位移场分离变量形式的渐近解及其数值结果,在稳态蠕变阶段,弹性变形和粘性变形同时在裂尖场中主导地位,（σ,ε）∝r^-1(n-1);在稳态蠕变出现之前,裂尖场中弹性变形占主导地位,裂尖场为K场;在稳态蠕变结束之后,裂尖场中粘性变形占主导地位,裂纹尖端场解趋于理想材料的情况,应力、应变场不具有奇异性,讨论了材料参数n和M对裂尖场的影响。     

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.     

一类弹粘塑性材料II型扩展裂纹的尖端场

为了研究粘性效应作用下的II型扩展裂纹尖端场,假设扩展裂纹尖端的粘性系数与塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定.引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程.选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶,进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场.分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素.     

压力敏感性材料准静态扩展裂纹尖端场

为了研究压力敏感性材料的准静态扩展裂纹尖端场,建立了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的力学模型.在稳态扩展阶段,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).引入Airy应力函数,通过渐近分析得出了裂纹尖端应力和应变的分离变量形式的渐近解,并采用双参数打靶法求得了裂纹尖端应力和应变的数值结果.数值计算结果表明,裂尖场主要受材料的泊松比v,和幂硬化指数n的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,从应变角度出发,提出了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的断裂判据.     

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.     

Ⅰ型扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

为了研究粘性效应作用下的扩展裂纹尖端场，假设扩展裂纹尖端的人工粘性系数与塑性应变率的幂次成反比，推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系．引入Airy应力函数，求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程．通过渐近分析。推导出了该模型下的本构方程．选取适当的特征参数，给出了边界条件，对控制方程通过双参数打靶，进行了数值计算，求得了裂纹尖端的应力应变场．由于在力学模型中考虑了材料的粘性效应，所得裂纹尖端场是局部自治的，结果中不含必须由远场条件确定的待定参数或系数．分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素．     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

蠕变材料Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场构造分析

采用弹粘塑性力学模型,对蠕变材料中Ⅲ型准静态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度,同时对裂尖场的构造有一定影响.当硬化系数为零时,裂尖场退化为粘弹性-理想塑性解.     

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.     

III型定常扩展裂纹尖端的黏弹性——理想塑性场

假设扩展裂纹尖端的人工黏性系数与塑性应变率的幂次成反比,推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系.假定应力和应变都具有相同的幂奇异性,对定常扩展裂纹尖端的应力和应变场进行了渐近分析.通过量级分析,讨论了弹性、塑性及黏性3者的匹配条件.对Ⅲ型动态扩展裂纹进行了具体的分析和计算,讨论了解的性质随各参数的变化规律.对相应的准静态问题进行了渐近分析,通过与裂纹扩展速度趋于零时的动态解相比较,表明准静态解是动态解的特例,从而解决了无黏性分析中动态解不能退化为准静态解的矛盾.分析与计算结果表明,黏性效应是扩展裂纹尖端场的一个重要因素.     

扩展裂纹尖端的弹—粘塑性场

弹性 -粘塑性模型对反平面剪切扩展裂纹尖端的应力应变场进行了分析 .文中给出了适当的位移模式 ,推导了渐近方程 ,并且给出了数值结果 .分析和计算表明对于低粘性情况应变场具有对数奇异性 .结果揭示了粘性对裂纹尖端场的作用     

Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的黏弹性--理想塑性场

假设扩展裂纹尖端的人工黏性系数与塑性应变率的幂次成反比,推导出理想弹塑性材料的一种率敏感型本构关系．假定应力和应变都具有相同的幂奇异性,对定常扩展裂纹尖端的应力和应变场进行了渐近分析．通过量级分析,讨论了弹性、塑性及黏性3者的匹配条件．对Ⅲ型动态扩展裂纹进行了具体的分析和计算,讨论了解的性质随各参数的变化规律．对相应的准静态问题进行了渐近分析,通过与裂纹扩展速度趋于零时的动态解相比较,表明准静态解是动态解的特例,从而解决了无黏性分析中动态解不能退化为准静态解的矛盾．分析与计算结果表明,黏性效应是扩展裂纹尖端场的一个重要因素．     

幂硬化材料中扩展裂纹尖端场的弹粘塑性分析

采用弹粘塑性力学模型,对扩展裂纹尖端的应力和应变场进行了渐近分析.假定应力和应变都具有r-δ(0<δ<1/2)的奇异性,推导出一种率敏感型的本构关系.通过量级分析,讨论了弹性、塑性及粘性三者的匹配条件.对Ⅲ型裂纹进行了具体的分析和计算,讨论了解的性质随各材料参数的变化规律.通过对动态解与准静态解的比较,表明了两者的统一性.当硬化系数为零时,本文的解便退化为Hui和Riedel的粘弹性解.     

Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的奇异性研究

采用文献［１］中提出的弹性粘塑性模型，分析了Ⅲ型动态扩展裂纹尖端的应力应变场文中给出了适当的位移模式，推导了渐近方程并求得了数值解分析和计算表明，当粘性较小时，裂纹尖端场具有对数奇异性；而当粘性较大时，裂尖场具有幂函数奇异性对于临界粘性情况，两种奇异性得到了统一本文结果揭示了粘性对裂尖场的支配作用     

高频谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端变形场分析

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中,带有I型预制裂纹的CT紧凑拉伸试件裂纹尖端位移、应变场的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场并分析了其变化规律.为验证有限元计算结果的准确性,进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了CT试件疲劳裂纹扩展到5mm时在一个应力循环内裂纹尖端点的应变.研究结果表明:在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下I型疲劳裂纹尖端区域位移、应变均为和载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,I型疲劳裂纹尖端的位移、应变幅不断增大;裂纹尖端测量点应变有限元计算结果和实验结果最大误差为2.93%.