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．     

泥岩层滑动的断裂力学模型

在石油工程中,套管剪切损坏的研究是一个重要的问题．泥岩层吸水蠕变产生地层滑动是引起套管损坏发生的主要原因之一．建立一个泥岩地层滑动的断裂力学模型．应用断裂力学理论,给出了界面裂纹尖端附近的应力、应变的渐近场解,讨论了场的奇异性并指出场解无振荡奇异性．理论分析和计算指出材料的幂硬化指数。对界面裂纹尖端应力场有着显著的影响并定量地合理地阐明了套管剪切损坏力学机理．研究的结果为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据．     

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．     

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。     

率敏感材料Ⅰ型准静态扩展裂纹尖端的弹黏塑性分析

采用率敏感型本构关系,对不可压缩材料平面应变Ⅰ型准静态扩展裂纹的尖端场进行了渐近分析.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.并对其作渐近分析,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.计算结果表明,裂纹尖端的应力和应变均具有r-δ的奇异性,整个裂纹尖端场是由黏塑性区控制,不存在弹性卸载区.     

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.     

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。     

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.     

双材料支承的Winkler梁的变形分析

根据大庆油田现场的调查，泥岩层吸水蠕变，地层滑动是引起套管损坏的重要原因之一，因而，提出了并体的“分段连续支承梁模型”，通过对该模型的计算与分析，研究了泥岩层的支承刚度的减小对地层界面处的载荷分配比例以及井体变形与内力分布的影响，分析结果表明，随着泥岩层水量增加，支承刚度的减小，套管的变形增在从而造成套管的破坏，这为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据。     

基于黏弹性的超高分子量聚乙烯齿轮计算分析

为给超高分子量聚乙烯（UHMWPE）齿轮的承载能力计算及校核提供理论依据和参考,本文以UHMWPE的非线性黏弹性为基础,采用了黏弹性力学模型和超弹性力学模型（Arruda-Boyce模型）相结合的方法,建立了UHMWPE齿轮的力学模型和几何模型,应用ABAQUS非线性有限元分析软件,对与钢齿轮啮合运转时的UHMWPE齿轮进行了动态模拟,并对它的应力和应变大小、分布及承载能力进行了计算和分析研究.结果表明,齿根部位的Von Mises应力和弯曲应力最大,轮齿节点处的接触压应力最大.建立在非线性黏弹性基础上的UHMWPE齿轮动态模拟和计算分析结果更符合实际.     

轴对称圆柱界面端的应力奇异性

本文基于弹性力学空间轴承对称问题的基本方程,研究了轴对称圆柱界面端的应力奇异性,     

正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端场研究

研究正交异性粘弹性材料在对称载荷作用下,裂纹尖端的应力与位移分布。首先利用La—place积分变换法,将正交异性粘弹性问题转化为拉普拉斯空间的正交异性弹性问题进行求解;其次,在正交异性弹性材料板裂纹尖端解的基础上,利用准静态粘弹性-静态弹性对应原理,得到Laplace域内正交异性粘弹性裂纹尖端的解;最后采用F-Durbin数值方法将其作逆变换,求得正交异性粘弹性材料Ⅰ型裂纹尖端的数值解。通过在力作用开始时的粘弹性解与相同条件下的弹性解进行对比,表明采用F-Durbin数值反演方法可以得到更精确的解。     

三相异弹模薄板界面裂缝缝端应力奇异性与应力场(英文)

研究了三相异弹模薄板界面裂缝缝端奇异性与几何边界条件和弹性常数的依赖关系 .采用原点设置在缝端的极坐标系统 ,用复势函数方法推导了缝端应力场的表达式 ,求得应力强度因子 .算例表明 ,本文的解答是正确的 ,并得到一些有意义的结论     

双材料非弹性主方向半无限界面裂纹应力场

利用坐标轴不平行于弹性主方向的应力、应变变换公式,并结合复合材料断裂复变方法,对正交异性双材料非弹性主方向半无限界面裂纹问题进行了研究,得到了用弹性主方向坐标系工程参数表示界面裂纹尖端的应力场、位移场。并给出双材料参数对半无限界面裂纹尖端应力场的影响规律。     

钻井过程中井壁热应力数值模拟

井壁热应力对于井壁稳定性、水力压裂、水泥环胶结强度、热采套管的损害等都有影响。文中根据热弹性力学理论,将地层假设成均匀连续弹性介质,推导建立了井壁热应力的数学模型,并结合井内流体流动和静止过程中井壁温度场的变化,采用数值计算方法得出了井壁热应力的瞬态分布,包括井壁热应力随井深、径向距以及时间的变化。文中的理论模型和计算结果对于研究由于热应力引起的现场问题都具有指导意义。     

八面河油田稠油CO_2复合吞吐效果评价

CO2具有提高稠油弹性能、降低原油粘度和油水界面张力的作用,实施复合吞吐能有效改善热采效果。对中渗薄互层油藏,注入CO2后,焖井时间应大于3天;复合吞吐后的放喷,应控制放喷压力,防止近井地层和井底井筒降温对储层造成冷伤害。吞吐后的生产过程中,要保持和延长吞吐作用效果,必须控制生产液量和套压。     

骨水泥假体柄与股骨界面应力传递简化模型

将股骨、骨水泥和假体柄看成为线弹性和各项同性材料结合的同心圆锥体,建立包含热效应时的轴对称界面应力传递简化模型.在骨水泥、假体柄承受压缩应力的状态下,应用弹性力学的基本方程,获得了假体柄、骨水泥、股骨轴向应力以及界面剪切应力随轴向位置的分布.界面失效是假体柄、骨水泥、骨结构承载的主要失效形式.热残余温差的存在,加速了假体柄、骨水泥和股骨界面的失效和假体柄的松动,加剧了股骨应力遮盖效应,这主要是骨水泥具有较高的热膨胀系数所致.由于Ti-6Al-4V（钛合金）材料的弹性模量和热膨胀系数比钴铬合金小,在一定程度上缓和了界面和股骨的失效,这和临床所见一致.     

正交异性复合材料板星形裂纹的应力分析

研究了正交异性板中星形裂纹的平面弹性问题。采用复合材料断裂复变方法,选取适当的保角映射和特殊应力函数推出了裂纹尖端附近的应力场及Ⅰ型、Ⅱ型星形裂纹应力强度因子的解析解。