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。     

两种材料的界面裂纹尖端场分析

均质各向同性弹性含裂纹固体在外载荷作用下裂纹尖端表现出奇异性，由两种弹性材料组成的界面裂纹结构，除表面出奇异性外，随着向裂纹尖端靠近，裂纹前方出现应力振荡应力振荡特性和裂纹表面的相对位移相互嵌入现象，本文从破坏力学的角度对有关问题进行了分析讨论，并给出了适应力学模型的有限元法。     

双材料界面动态扩展裂纹尖端的渐近场

建立了弹性-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。在蠕变变形第二阶段，弹性变形和粘性变形同时在裂尖场中占主导地位，（σ,ε）∝r^-1/(n-1)。讨论了材料参数n和M对裂尖场的影响。数值计算表明：裂尖场受粘弹性材料的粘性指数n的影响较大。     

非线性损伤材料中Ⅲ型裂纹尖端场

为了研究损伤对裂纹尖端场的影响，在Krajcinovic一维脆性材料损伤模型的基础上，从宏观的唯象角度出发，采用连续损伤力学中的热力学内变量理论，推导出三维空间非线性损伤材料的本构方程，建立了一种非线性应变损伤模型，得出非线性损伤材料皿型裂纹尖端应力、应变和损伤场的解析表达式及其数值计算结果．经过分析得出损伤指数n和损伤变量D对裂尖场的影响较大，应力、应变为有限值，不具有奇异性，从而在理论上解释了实际材料在有限应力下破坏的现象，与工程实际相符．     

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．     

蠕变材料扩展裂纹尖端场的渐近分析

利用弹粘性模型,对Ⅰ型扩展裂纹的渐近问题进行了研究,通过地裂纹扩展问题的分析,给出了所有渐近解的形式。分析结果表明,准静态解仅仅是动态解的一种特殊形式,解的统一性得到了充分证明。     

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.     

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.     

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．     

粘弹性材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场

建立了粘弹性材料Ⅲ型动态扩展裂纹的力学模型 ,求得了裂纹尖端应力、应变和位移分离变量形式的渐近解 .当粘性幂指数n≤ 3时 ,(σ ,ε) ∝r-1/2 ;当n >3时 ,(σ ,ε) ∝r-1/(n-1) ;当n→∞时 ,应力、应变场的奇异性消失 .裂尖场主要受粘性幂指数n和马赫数M控制 ,当M→ 0时 ,动态解趋于准静态解     

致密油层压裂过程中裂缝延伸对地应力的影响

水力压裂技术是开发致密油层的主要方式.为了研究人工裂缝延伸过程中对地应力的影响,采用弹性力学理论中的平面应变问题和力学叠加原理,运用有限元分析方法对压裂过程中裂缝延伸对地应力的影响进行模拟研究和分析.结果表明:随着裂缝的不断延伸,其对地应力的影响变大;随着压裂时间的增加,裂缝在达到一定长度后,其增长幅度逐渐减缓;裂缝不断延伸是导致诱导应力不断增大的主要因素,而诱导应力的增加将使天然裂缝开启变得困难.因此,为了减小对后续压裂施工的影响,在不影响储层改造效果的基础上,可人为控制压裂时间以及裂缝长度,从而减小裂缝对地应力的影响.