双向载荷对双共线裂纹干涉J积分的影响

利用二维弹塑性有限元 ,计算了双向载荷下双共线裂纹干涉不同路径J积分值并与单向载荷J积分值作了比较。结果表明 :材料进入塑性后横向载荷对J积分值的影响必须考虑 ,且材料进入塑性后J积分的路径无关性已很难保证。     

在压缩荷载下含共线裂纹岩石断裂破坏的实验研究

通过压缩实验,对作者以前提出的共线裂纹岩石在压缩荷载下的破坏准则进行了实验研究。以砂岩为研究材料,实验探讨了在压缩载荷下,共线裂纹体的破坏情况。实验主要研究了裂纹间距、裂纹倾角、侧压力对试件压缩强度的影响,并实验研究了裂纹表面摩擦力对试件抗压强度的影响。结果表明,裂纹间距、裂纹的倾角、裂纹表面的摩擦力及其所承受的侧压力对试件的抗压强度都有很大的影响。实验结果与作者提出的共线裂纹在压缩载荷下的扩展准则的计算结果基本吻合,表明该准则是确实可行的。     

表面裂纹弹塑性断裂参数的估算和测试

本文提出了一种计算模型,用以估算带半椭圆表面裂纹幂硬化板材的弹塑性断裂参数。用该模型估算的表面裂纹最深点的应力强度因子K值与New-man-Raju 公式计算的K值吻合良好、弹塑性J积分值与Nikishkov-Atluri的三维有限元结果基本相符。用表面裂纹LD10CZ板材测定的表面裂纹嘴张开位移δ_m和J积分值与计算模型估算的δ_m和J值的误差不超过10%。在σ/σ_0> 0.5时,J与a_m有线性关系。     

无限介质中矩形裂纹相互作用分析

为评估含矩形面裂纹的无限介质的局部强度和稳定性,分析了在沿裂纹面正向和切向分布载荷作用下矩形裂纹的应力强度因子及两个共面或平行的矩形裂纹相互作用问题. 基于一类不含强奇异性面力边界积分方程, 采用边界单元技术给出了含裂纹介质的三维静力分析数值方法. 采用该数值方法考察了应力强度因子随矩形裂纹长宽比的变化情况,以及共面和平行矩形裂纹间距对应力强度因子值的影响. 结果表明,当裂纹间距减小时,共面裂纹的应力强度因子增大,而平行裂纹的主要应力强度因子则变小,表现出了不同的相互作用效应;当裂纹间距较大时,两裂纹间的相互作用效应基本消失     

喷丸残余应力对裂纹扩展疲劳寿命的影响

为了研究喷丸表面处理对试样疲劳寿命的影响,基于ABAQUS软件建立含喷丸残余应力场的四点弯曲试样有限元模型和考虑裂纹闭合效应的裂纹扩展疲劳寿命预测模型。基于该模型研究了不同应力比及不同喷丸工艺条件下的受喷与未喷试样的裂纹扩展疲劳寿命。结果表明,正应力比越大越不容易产生裂纹闭合从而寿命越短,不同应力比条件下喷丸试样的疲劳寿命均约为相同条件下未喷丸试样的2.5倍;单独喷丸强化对裂纹扩展疲劳寿命的提高作用高于喷丸成形与强化的联合作用。主要是由于喷丸强化产生的残余压应力在距离表层较近的范围大于成形与强化联合作用所产生的残余压应力,且该残余压应力对裂纹扩展疲劳寿命的提高起主导作用。通过预测结果与文献实验结果的对比,验证了本文所建模型的正确性及有效性。     

无限长条功能梯度材料的反平面裂纹问题

研究了无限长条正交各向异性功能梯度材料在平面剪切作用下的Yoffe裂纹的动力学问题，材料的两上方向的剪切模量假定为指数模型，通过采用积分变换-积分方程方法，求得了裂纹尖端的动态应力场和动态应力强度因子，并研究了裂纹运动速度、几何尺寸、梯度参数和不均匀系数对动态应力强度因子的影响，结果表明，裂纹尖端应力具有的奇异性，裂纹的运动速度越大，应力强度因子越大；材料的模量梯度越大，应力强度因子越低；不均匀系数越大，应力强度因子越小。     

平行双缝倾角变化混凝土圆盘的三维动态研究

为研究动荷载下平行双缝倾角变化对混凝土圆盘的影响,基于有限元方法,建立平台巴西圆盘的三维动态数值模型.采用Weibull统计学理论,考虑混凝土材料的非均匀分布,研究应力波作用下平行双缝倾角变化对裂纹扩展模式的影响,得到裂纹萌生、扩展直至贯通的破坏全过程图与声发射图.结果表明,试件的破坏是劈裂性的,新生裂纹扩展的方向与动荷载加载方向一致;声发射活动随预制裂纹倾角增大而减少;双缝预制裂纹倾角越大,峰值荷载越大,声发射累积能量越小,试件越不容易发生破坏.     

有限长主裂纹与微裂纹的相互作用

利用一种新的边界元方法来研究有限长主裂纹与微裂纹的相互作用.该边界元方法由Crouch与Starfield建立的常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成.考虑了两个模型:有限长主裂纹与一个共线微裂纹的相互作用;有限长主裂纹与一对共线微裂纹的相互作用.在分析计算中取微裂纹与主裂纹的长度之比为0.05~0.4.数值结果表明,本数值方法对研究此类有限长主裂纹与微裂纹相互作用是非常有效的,可以揭示微裂纹尺寸的相对大小对有限长主裂纹与微裂纹相互作用的影响性.     

表面涂层裂纹的特性分析

采用有限元方法研究TiN涂层裂纹在弹性球循环挤压和滑动接触状态下的三维弹塑性特性,计算分析了涂层-基体的应力分布规律、涂层表面及界面裂纹的断裂强度。结果表明:在接触区边缘、涂层基体结合界面应力幅较大,容易萌生疲劳裂纹;裂纹强度J积分随载荷循环而呈周期性变化;涂层厚度、基体材料、裂纹形状、裂纹倾角等参数对涂层表面和界面裂纹的J积分有显著影响。     

弯管外拱壁内表面周向裂纹的J估算方法的研究

介绍了一种估算含裂纹弯管J积分的新方法：采用线弹簧壳体模型进行有限元计算求解弯管外拱壁内表面周向裂纹的J积分,而后仿照EPRI方法,给出了J估算式及其相关系数F1和h1;并对该J估算方法进行了分析与评价。     

双向载荷对半椭圆表面裂纹J积分的影响

利用三维弹塑性有限元, 计算了双向载荷下半椭圆表面裂纹不同路径Ｊ积分值, 并与单向载荷Ｊ积分值作了比较, 结果表明： 双向应力下Ｊ积分的守恒性不如单向应力下Ｊ积分的守恒性, 且半椭圆表面裂纹表面点Ｊ积分的近似守恒性较表面裂纹最深点处Ｊ积分的路径无关性好许多, 表面裂纹的最深点处Ｊ积分路径无关性已很难保证     

周边干扰对煤气柜表面风压的影响

根据刚性模型风洞测压试验所得数据,研究了不同的周边干扰条件下柜体表面平均风压系数的变化规律,对比分析了不同柜体间距时干扰效应的变化情况。研究结果表明:干扰煤气柜位于柜体的正前方时,柜体迎风面平均风压系数显著减小;干扰煤气柜位于柜体的正后方时,柜体背风面平均风压系数会增大;两煤气柜相互平行时,柜体背风面平均风压系数会减小;柜体间距会对干扰效应产生影响,干扰效应随着柜体间距的变化而发生变化;在迎风面与侧风面,规范值有较高的安全储备;而在背风面,其安全储备略有不足。     

斜裂纹旋转叶片动力学建模及振动响应分析

为分析航空发动机裂纹叶片的动力学特性，提高航空发动机的可靠性，尽可能避免灾难性事故的发生。本研究基于应变能释放率和Castigliano定理，结合Timoshenko梁理论，考虑裂纹角度的影响，推导了新的裂纹梁单元的应力强度因子与柔度矩阵，根据裂纹面在振动过程中的应力变化，提出了一种根据裂纹面接触区域来计算裂纹梁单元时变刚度的方法，建立了含呼吸效应的斜裂纹扭形叶片动力学模型。通过将本研究模型和ANSYS Solid186单元有限元模型得到的固有频率和振动响应进行对比，验证了所建动力学模型的有效性。结果表明：当裂纹角度从0°增加到80°时，固有频率增加了约3%,即随着裂纹角度的增加(裂纹尖端更靠近叶尖),裂纹叶片固有频率越大；同时，裂纹角度越大，旋转裂纹叶片的振动位移幅值越小，其频谱中常值分量及倍频处的幅值越小，并且第1阶共振状态下1.0倍频的幅值降低了约40%;本研究模型的动力学响应计算速度较ANSYS更快，提高了约22倍。     

《低温延性断裂韧度J_(IC)测试技术》J=J_(IC)的理论基础

论述了J_(IC)测试技术的理论基础,主要概括了三点:1、在定常裂纹中,当HRR场大到足够包围断裂过程区时,J积分就是断裂参量,其临界值J_(IC)就是材料的一种断裂韧度;2、在扩展裂纹中,只要满足J控制裂纹扩展条件,J积分仍然是断裂参量,J_R曲线就表示材料的一种性能,而J_(IC)就是J_R曲线上的一个点;3、根据上述二点,利用J_R曲线就可以测定材料的断裂韧度J_(IC),而且J_(IC)可以是J_R曲线上的条件值。     

考虑初始等距共线微裂纹列影响的Ⅲ型裂纹体的蠕变断裂分析

在工程中,特别是对长期持续荷载作用下带裂纹的构件,裂纹扩展寿命的预测是一个十分的问题,由于混凝土、岩石等材料中存在着大量的初始微裂纹,要研究这一类材料断裂问题就必须研究主裂纹与微裂纹之间的相互作用,依据宏观裂纹－微裂纹相互作用模型和蠕变裂应力强度因子理论,对具有初始等距共线微裂纹列影响的反平面Ⅲ型裂纹体的蠕变断裂问题进行了分析,并给出了混凝土Ⅲ型裂纹体的蠕变断裂应力强度因子与裂纹体初始应力强度因子的关系。     

渗透水压下岩体多裂纹相互作用的计算

根据断裂力学理论,建立渗透水压下多裂隙岩体的力学模型,运用叠加原理,推导远场应力和裂隙水压力共同作用下的多裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并在此基础上探讨了近置多裂纹间的相互影响。计算结果表明,如果裂纹之间间距较小,裂纹的相互作用对裂纹尖端处的应力场影响较大,根据裂纹的相对几何位置和裂纹倾角变化,进行不同叠加后的应力场可产生2种效应,应力强度影响加强区与应力强度影响减弱区,当相邻裂纹尖端处于加强区时,该裂纹的应力强度因子将会变大,反之则变小。考虑裂纹间的相互作用与裂纹间的相对距离有关,随着裂纹间距的增大,计算所得出的应力强度因子值都趋于一个定值,该值为不考虑相邻裂纹的影响,计算单一裂纹所得到的应力强度因子值,即当裂纹间距〉裂纹长度时,可以忽略邻近裂纹的相互作用对裂纹尖端应力场的影响。同时,裂隙渗透压的存在,显著影响裂纹尖端的应力场,各条裂纹尖端KI随着渗透压的增大而增加（使-KI逐渐减小）,这表明渗透压抵消了一部分裂纹表面正应力。     

压缩荷载下三条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解(研究生论坛）

多裂纹问题已成为当前岩石力学及其相关领域的研究热点问题。对无限平面内3条对称的共线裂纹在双向压缩载荷下的应力强度因子进行了研究,考虑了裂纹表面摩擦力的影响及裂纹间的相互影响,并利用复变函数理论给出了其裂纹应力强度因子的精确解析解。通过数值计算,给出了侧压力以及裂纹间距对应力强度因子的影响规律,并进行了相应的光弹实验研究,其实验结果定性地验证了理论解的正确性。结果表明,裂纹应力强度因子都随着侧压力的增大而减小,随着裂纹间距的减小而增大。     

FeNiCu合金中温度对微裂纹扩展影响的分子动力学研究

为了研究FeNiCu合金微裂纹在不同温度下扩展时发生的力学性能及微观机理变化,运用分子动力学方法,在300、500、700、900 K和1 100 K的温度下,对含有微裂纹和位错的FeNiCu合金模型进行了单轴拉伸模拟;使用可视化软件,对拉伸过程中FeNiCu合金的微观结构演变进行了分析;结合应力应变曲线以及能量变化曲线,着重分析了温度对FeNiCu合金微裂纹扩展微观机理的影响。结果表明,温度越高,合金内原子间距越大,微观结构越不稳定;随着温度的升高,合金的塑性得到提高,其微观缺陷在单轴加载下得到一定程度的愈合,可维持较为稳定的力学性能;当温度升高时,加强位错滑移,加剧位错的发射及运动,而位错塞积更容易形成微裂纹,使位错在滑移方向<110>多处塞积形成微裂纹扩展。     

激波诱导模型球阵非稳态阻力的数值模拟研究

采用CFD软件,对激波诱导单排四球模型球阵绕流场进行三维数值模拟,在计算模型和方法准确性验证基础上,分析模型球非稳态阻力的形成机理,并揭示激波马赫数M_s和无量纲间距H对非稳态阻力和激波结构的影响。结果表明:模型球阻力系数C_d曲线存在一个尖锐的最大值波峰和一个波谷的结构,且最终趋于某一稳态正值;M_s越小,C_d峰值越大,谷值越小,C_d曲线波动幅度越大;激波反射、衍射、聚焦和干涉行为共同影响非稳态阻力系数;无量纲间距H越小,相邻球的激波干涉越显著,C_d峰值越大。     

高温下含裂纹铝合金梁自由振动频率分析

针对高温下含裂纹梁损伤振动的研究中不考虑温度对材料性能的影响等不足,分析了含裂纹简支梁的振动频率随温度的变化趋势,建立了高温下含裂纹简支梁的振动频率方程,并对高温下含裂纹简支铝合金梁进行了数值模拟运算,分析了其振动频率随温度的变化情况,给出了高温下含裂纹铝合金简支梁的振动频率与弹性模量的关系式.分析结果表明:温度的升高导致了材料弹性模量的下降,而弹性模量的下降又导致了梁自振频率的降低,随着温度的升高,裂纹的相对深度越大,梁自振频率下降幅度越大;裂纹位置离支座越近,对梁自振频率的变化影响越小.