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     

含多裂隙煤体裂纹细观演化规律与相互作用机制

煤体中裂隙具有随机分布的特点,其位置分布及载荷作用下相互作用影响着煤体的稳定性.因此,为阐明煤体内多裂隙扩展演化规律及相互作用机制,文中开展了含随机三裂隙煤样的单轴压缩试验,借助数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)监测试样变形过程,并采用数值模拟基于细观角度验证了裂纹的孕育、扩展及贯通的演化过程.另外,基于经典Kachanov法和应力场分析法推导并验证了单轴受压状态下有限板三裂隙尖端的应力强度因子表达式.研究结果表明:裂纹间相互作用对尖端应力强度因子影响可分划为增大、减小、无影响3种形式,根据推导所得有限板多裂隙尖端的应力强度因子表达式,可计算裂隙随机分布裂隙尖端应力水平,并且,可结合应变能密度因子准则准确预测裂隙尖端起裂位置;裂隙位置分布对初始应变场形成局部高应变区具有明显的导向作用,具体表现为：试样受载初期率先在各裂隙尖端产生损伤并逐步演化为局部高应变区,经扩展后形成高应变集中带,继而作为宏观裂纹相应的扩展路径;试样破坏形式为拉剪复合破坏,新生裂纹在加载初期以剪切形式出现,并在裂隙尖端形成翼型裂纹,随载荷继续施加,张拉裂纹数量快速增长,最终...     

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.     

沥青路面多裂纹温度应力的数值模拟

本文考虑了沥青混合料的粘弹性,基于断裂力学理论,通过有限元数值模拟研究了含多裂纹沥青路面在温度荷载作用下的响应,考察了裂纹间距变化对应力强度因子以及温度应力的影响,结果表明:随着温度降低,基底裂缝的I型应力强度因子逐渐增大;随着裂纹间距的增大,基底裂纹先增大后减小并趋于稳定,表面裂纹尖端的最大压应力亦呈现先增大后减小的趋势,同时对加铺土工布这一阻裂措施利用数值模拟进行了验证.     

斜裂纹应力强度因子的有限元计算及分析

介绍和讨论了斜裂纹应力强度因子的有限元分析方法，分别计算了单轴、双轴压缩下有限大板中存在的中心贯穿斜裂纹的应力强度因子．通过对求得的应力强度因子值与解析解的比较，表明用有限元法计算应力强度因子具有相当高的精度．同时，通过对不同倾角的裂纹尖端应力强度因子的计算，分析得到了裂纹倾角对应力强度因子的影响，为斜裂纹在复杂载荷作用下的断裂判据的计算提供了有效的方法。     

岩石在压应力作用下的裂纹扩展模型

在分析应力作用下裂纹扩展模型的基础上,指出了目前几种常用的岩石中平面分支裂纹尖端应力强度因子的宾似解析式所存在的问题,并给出了应力强度因子的较为简便且合理的近似表达式。     

含裂纹三维轴对称零部件的SQCE列式与计算

首次提出了计算一般轴对称裂纹问题的裂纹前缘应力，应变、位移场和应力强度因子的ＳＱＣＥ有限元列式，并对典型算例进行了大量的计算和比较。提供了解决工程中各种含轴对称裂纹的轴类零部件的强度计算的新理论和方法。     

颗粒复合材料微裂纹增韧的数值模拟

将弹性复合材料体中主裂纹尖端划分为3个不同的区域,导出了各个区域的本构模型及饱和区域的范围。在最大饱和区域内,应用Monte-Carlo技术产生均匀分布的微裂纹来表示损伤的各向同性,并采用轮流迭代数值技术来评估主裂纹和微裂纹相互作用。在稀疏微裂纹的假设前提下,忽略微裂纹间的相互作用,主裂纹与每一个微裂纹相互作用的应力强度因子可以叠加。分析了两种荷载源,一个是在无限远荷载作用下主裂纹和微裂纹的相互作用,另一个是伴随着微裂纹面上残余应力的释放主裂纹和微裂纹的相互作用。结果表明,两种荷载源都对主裂纹有屏蔽作用,且主裂尖后的微裂纹有最大的屏蔽作用,主裂尖前的微裂纹没有屏蔽作用。     

块状结构岩体的无压渗流分析方法

利用三维岩石块体系统的自动识别方法生成岩体的结构面网络,并将初流量法引入到三维网络无压渗流的变分方程,从而建立了块状结构岩体中的网络无压渗流分析方法．对某拱坝坝肩的分析表明,所建立的方法是合理有效的．     

考虑渗透动水压力时等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型

渗流对等效连续岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动水压力（渗流体积力）两部分。文中较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系,同时考虑渗透静水压力和渗流体积力的作用,以渗透系数与空隙率,体积应变的关系为桥梁,建立等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型,并采用有限元数值方法结合算例进行双场耦合分析与计算。结果表明,计入耦合作用,岩体各应力分量有不同程度的增大。     

考虑渗透力作用的危岩主控结构面断裂力学求解

危岩失稳的本质是主控结构面在荷载作用下产生的断裂扩展。从宏观力学角度来看,复合型危岩主控结构面受力机理可概括为压剪、拉剪两种形式。通过介绍主控结构面内渗透力的计算模型,应用线弹性断裂力学的最大周向应力准则,建立了在渗透力作用下两种受力形式的危岩主控结构面应力强度因子和断裂角的计算方法。以重庆万州首立山危岩为例计算结果表明,渗透力的存在使得应力强度因子明显增大,并分别就动、静水压力的影响作了分析。     

边界元法在断裂力学数值计算中的应用研究

给出一个适用于平面断裂力学分析的新边界积分方程,在此方程的基础上建立了边界元数值计算方法.对Griffith裂纹问题进行了编程计算,用裂尖位错密度与应力强度因子的关系计算出了该问题的应力强度因子.     

拐折裂纹应力强度因子的体积力法研究

工程结构中的裂纹扩展时往往呈现拐折,所以折裂纹的研究成为重要课题.本文用体积力法系统研究了受拉伸半无限大板中的折裂纹.文中叙述了体积力法原理,自行编制了全部计算程序.经多方验算,程序正确可靠.大量的计算结果为工程断裂力学提供了有价值的数据结果.     

共线界面裂纹问题的一个边界无单元法

借助于边界积分方程方法提出了一个适用于界面裂纹问题的无单元法.通过对不同情况界面共线裂纹问题的数值模拟,分析了界面裂纹之间的影响,算例证明该方法有效,且精度较高.     

三维非均质岩体各向异性渗流场分析

通过对天生桥一级水电站引水系统非均质各向异性岩体渗流场的模拟计算，提出了三维非均质岩体各向异性渗流场的计算方法，并导出三维排水廊道边界的计算公式和三维自由水面边界的迭代方法．通过对不同参数对渗流场影响的研究和各种运行工况三维渗流场特征的分析，得出了三维各向异性渗流场的一些基本规律，为高压引水管道的设计、施工提供了合理的设计依据．     

各向异性板的均匀分布裂纹群应力强度因子计算

根据Ｋａｃｈａｎｏｖ＾（１０）研究各向同性板有限条裂纹相互作用时计算应力强度因子方法,进行推广提出含均匀分布裂纹良种 的各向异性板应力强度因子计算方法。其简化到各向同性情况的计算结果与现有其它计算结果比较表明,该计算方法简便、适用。     

基于相互作用积分法的压电裂纹边界元分析

为了获得更为精确高效的压电裂纹分析方法,推导了压电材料中基于相互作用积分计算裂尖场集中系数的计算公式,并成功应用于相应的边界元分析软件.应用此软件,对PZT-4压电材料在不同加载条件、不同的极化方向等情况下压电矩形板中的中心直裂纹以及边裂纹问题进行了分析,验证了相互作用积分法的路径无关性,并且计算出各型裂尖场集中系数,与相应的基于J积分法以及位移插值法获得的结果对比良好,说明该方法是一种高效准确的压电裂纹分析方法.     

压力隧洞渗透稳定的参数敏感性分析

为了研究压力隧洞渗透稳定性与围岩变模、围岩渗透系数、地应力、衬砌类型及厚度等的关系,建立了压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合计算模型,拟定了不同围岩渗透系数、不同围岩变模、不同初始地应力、不同衬砌类型及厚度等组合的一系列工况,运用上述计算模型对压力隧洞内水外渗进行了计算.根据计算结果,以隧洞综合透水率和破坏内水压力为渗透稳定性指标,对围岩渗透性、围岩变模、地应力及侧压力系数、衬砌是否配筋、衬砌厚度等影响因素进行了参数敏感性分析,给出了各参数对压力隧洞综合透水率及破坏内水压力的影响程度.研究成果可为压力隧洞设计,尤其是衬砌型式选择提供参考依据.