钉载孔边裂纹的应力强度因子

本文根据Bueckner原理[1、2]计算了有中心椭圆孔或圆孔的平板受双向拉压、钉孔均匀内压、各种分布钉载以及各种旁路载荷和双向载荷同时作用情况下的孔边裂纹的张开型应力强度因子K_I。各种情况下的裂纹的应力强度因子均以积分表达式给出,并用自选步长辛普森数值积分法计算。方法简便并有足够的精度,适合于工程应用。     

交变载荷下孔边局部应力应变分析

用弹塑性有限元法研究了中心带孔板在交变载荷作用下孔边的应力应变分布及其随循环次数变化的规律，其中考虑了材料的非线性和交变载荷下的瞬态σ－ε关系。通过对ＬＹ１２－ＣＺ材料的数值分析，表明在孔边存在循环硬化现象。找出了应变增量随循环次数变化的基本规律，且数值分析和实验测量结果吻合较好。提供的分析方法将有助于提高疲劳裂纹萌生寿命的估算精度。     

薄板中孔边裂纹与独立裂纹的相互作用

研究有孔边裂纹与独立裂纹的薄板在远程受弯曲作用时的响应.利用叠加原理,将原问题转化为两个含有孔边裂纹的子问题,远程弯曲只存在于第一子问题.在第二子问题中,假定沿独立裂纹线的位置存在一个连续分布的角位错,使之在此处得到的面力与第一子问题所得到的相抵消,形成自由表面的裂纹,通过基于点位错解的奇异积分方程得到连续分布位错的解.给出了板弯曲问题基于位错密度函数的应力强度因子的表达式,求得孔边裂纹及独立裂纹应力强度因子的数值解,考察了薄板在远程弯曲时方形孔边裂纹和线裂纹的应力强度因子变化.     

双向载荷作用下无限大板中源于正方形孔的分支裂纹的应力强度因子

为研究源于正方形孔的一对分支裂纹问题提出一种边界元法,该边界元方法由Crouch与Starfield提出的常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其他边界.算例说明,这种边界元法对计算平面弹性复杂裂纹的应力强度因子非常有效.给出的双向载荷作用下无限大板中源于正方形孔的一对分支裂纹的应力强度因子的详细数值结果,可以揭示双向载荷参数对应力强度因子的影响.     

方孔分支裂纹的一种边界元分析

方孔分支裂纹是一个很复杂裂纹问题.本文利用笔者最近提出的边界元方法来研究内部压力作用下方孔分支裂纹问题.数值算例与文献报道的结果进行比较,发现这种数值方法无论对无限大板还是对有限大板中复杂裂纹的应力强度因子计算都非常有效.另外本文报道的方孔分支裂纹的应力强度因子数值结果可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.     

无限大板椭圆孔的分支裂纹的边界元分析

采用常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成的边界元方法研究内部压力作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其他边界.结果表明,该数值方法对计算无限大板中复杂裂纹的应力强度因子是有效的,可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.     

纤维体积含量对含孔对称复合层板孔边应力集中的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要参数。针对含孔对称层板在面内载荷作用下应力集中的问题,文章以含圆孔、椭圆孔和正方形孔的无限大复合材料对称层合板受无穷远处面内双向拉伸载荷为例,对纤维体积含量发生改变时,孔边应力集中的变化情况进行了研究,得到了纤维含量对孔边应力集中的影响规律。     

横观各向同性体圆盘裂纹的权函数和应力强度因子

本文推导了工程问题中具有重要意义的承受轴对称载荷的无限大横观各向同性体圆盘裂纹的权函数,并应用它计算了六种载荷情况的应力强度因子.本文提出的方法是非常简便的.     

无限平面矩形开孔的应力场分析

为了讨论矩形孔的孔边应力集中情况，采用复变函数理论与保角映射技术，将含矩形孔的无限域保角映射到单位圆内，求得了含矩形孔的无限大板在单向应力状态及纯剪切状态下的孔边应力，对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算，并将结果图谱化，给出了孔边峰值应力随边长比，方位角及圆角曲率半径的变化规律，通过光弹性实验，验证了理论计算结果的正确性，利用叠加原理，将文中的计算结果组合，可以分析各种不同受力时的孔边应力，本文的解答可移植到含孔无限大板的平板弯曲问题。     

椭圆裂纹张开位移权函数法

通过推得的承受椭圆对称载荷作用下的无限椭圆裂纹权函数，利用弹塑性裂力学的D－M模型，得到了权函数法计算其裂纹张开位移COD一般形式，并证明了其表达式的正确性，应用这种承受椭圆对称载荷无限大体椭圆裂纹D－M模型裂纹张开位移COD的一般形式，计算了满足计算条件的5种载荷情况椭圆裂纹的张开位移COD，这些结果以前在任何应力强度因子手册中从未被给出过，可备工程上选择应用，此方法具有计算简便的优点。     

A numerical analysis of stress intensity factors for cracks emanating from an elliptical hole in a rectangular plate under biaxial loads

Due to the stress concentration effect around ahole, cracks are likely to initiate at the hole under theaction of fatigue loading. Consequently, a number ofpapers dealing with hole edge crack problems are avail-able. Bowie[1]gave solutions of a circular hole with asingle edge crack and a pair of symmetrical edge cracksin a plate under tension. Newman[2]provided a solu-tion by means of the boundary collocation method, andNisitani and Isida[3]by using the body force methodperformed analysis of …     

Effect of crack face contact on dynamic stress intensity factors for a hole-edge crack

In order to determine the dynamic stress intensity factors(DSIFs)for a single edge crack at the center hole of a finite plate under a compressive step loading parallel to the crack,the finite element method was employed to solve the cracked plate problem.The square-root stress singularity around the crack tip was simulated by quarter point singular elements collapsed by 8-node two-dimensional isoparametric elements.The DSIFs with and without considering crack face contact situations were evaluated by using the displacement correlation technique,and the influence of contact interaction between crack surfaces on DSIFs was investigated.The numerical results show that if the contact interaction between crack surfaces is ignored,the negative mode I DSIFs may be obtained and a physically impossible interpenetration or overlap of the crack surfaces will occur.Thus the crack face contact has a significant influence on the mode I DSIFs.     

中心直裂纹Ⅰ型问题双参数模型的解析解

基于虚裂纹模型的概念 ,导出了无限大板中心直裂纹在远场均匀拉应力作用下双参数模型的应力函数和位移函数 ,其解由线弹性断裂力学解、Dudale的解答和加权积分法导出的虚裂纹模型解所构成 ,最后给出了虚裂纹长度与应力强度因子及张开位移的关系     

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.     

A numerical method for multiple cracks in an infinite elastic plate

This article examines the interaction of multiple cracks in an infinite plate by using a numerical method. The numerical method consists of the non-singular displacement discontinuity element presented by Crouch and Startled and the crack tip displacement discontinuity elements proposed by the author. In the numerical method implementation, the left or the right crack tip element is placed locally at the corresponding left or right crack tip on top of the constant displacement discontinuity elements that cover the entire crack surface and the other boundaries. The numerical method is called a hybrid displacement discontinuity method. The following test examples of crack problems in an infinite plate under tension are included： “ center-inclined cracked plate”, “interaction of two collinear cracks with equal length”, “interaction of three collinear cracks with equal length”, “interaction of two parallel cracks with equal length”, and “interaction of one horizontal crack and one inclined crack”. The present numerical results show that the numerical method is simple yet very accurate for analyzing the interaction of multiple cracks in an infinite plate.     

BEM for Diffraction of Elastic Wave and Dynamic Stress Concentrations in Thin Plate with a Circular Hole

oroThinplateS.arewidelyusedinengineering.DifferentholesaresomthesInadeinplatestosatisfyvariousneeds,therebycausingrvtricaldiscontinuahon.Dy-nndcstressconcentIationoccursamundtheholeinaplateonload.TheloadbearingcaPaityoftheplateisthereforeloweredanditSservicelifeisshortened-ThisisthereasonwhymanyexpeItShathhomeandabtalnmthcoreticalanalysis,calculationandexperiInntalreserehonthisasPectinrecentyere['-'].ForstalcsbessconcentIationamundaholeinaplateonbendingload,muchstudyhasbeenunderwayforyear…     

分域边界元法双映射奇异元计算应力强度因子

边界单元法是一种很有效的数值计算方法,目前在很多工程领域的数值分析中都有了广泛的应用,并取得了很好的效果.用它来求解裂纹尖端的应力强度因子就是这种方法在断裂力学中非常成功而有效的应用.文中简单介绍线性单元的分域边界单元法的相关公式,并引入双映射奇异单元,分析了带单边斜裂纹的单向拉伸板的应力强度因子.计算的结果与其他解比较表明:这种方法效果很好,有较高的计算精度.