平面应力状态下J积分与K_Ⅰ关系的推导

在文献[1,2]的平面应变状态下J积分与应力强度因子KⅠ关系推导的基础上,详细地推导了平面应力状态下J积分与应力强度因子KⅠ的关系,这方面推导具有重要的理论价值与参考意义.     

平面应力状态下J积分与KI关系的推导

在文献[1，2]的平面应变状态下J积分与应力强度因子KI关系推导的基础上，详细地推导了平面应力状态下J积分与应力强度因子KI的关系，这方面推导具有重要的理论价值与参考意义。     

弯曲载荷作用下工字形截面梁腹板中心穿透裂纹的应力强度因子

工字形梁是工程中最常见的结构之一。其中的任何裂纹都将成为结构断裂失效的隐患。带有裂纹的工字形梁是典型的三维有限边界问题,用经典方法求解其裂纹的应力强度因子通常是相当困难的。本文利用裂纹非自发扩展的能量释放率建立了一个求解弯曲栽荷作用下工字形截面梁中心裂纹的应力强度因子的一个新的方法。给出了工字形截面梁裂纹非自发扩展能量释放率G^*一积分与应力强度因子的关系,同时也给出了G^*一积分与载荷、几何参量以及机械性能参数的关系,进而得到工字形截面梁腹板中心裂纹的应力强度因子。     

旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

基于平面壳单元的分阶段成形结构平衡方程

为探讨基于平面壳元的分阶段成形结构终状态的影响因素,建立了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程.以等参平面壳单元为研究对象,建立了单元内任意一点的无应力状态量与单元高斯积分点处无应力状态量的关系;以单元的无应力状态作为零点计算结构的总势能,并根据最小势能原理,导出了包含平面壳元无应力状态量的结构平衡方程,获得了结构终状态与平面壳元无应力状态量的关系.分析结果表明,当结构体系、外荷载和边界条件一定时,如能保证壳元的无应力状态量一定,则结构的终状态是一定的,与分阶段成形过程无关.      

含裂纹水泥混凝土路面的解析算法

水泥混凝土路面在使用过程中出现裂纹是一种常见的损坏形式。以断裂力学理论为基础,对含裂纹水泥混凝土路面进行了理论分析。将水泥混凝土路面视为Winkler地基上的弹性板,利用傅立叶积分变换,并通过引入位错密度函数建立奇异积分方程,推导出水泥混凝土路面含有垂直裂纹时裂纹尖端的应力强度因子的解析表达式。然后,再应用Lobatto—Chebyshev法求解奇异积分方程,得到应力强度因子的数值解。为了说明问题,以实际路面为例,给出水泥混凝土路面内部存在裂纹时裂纹尖端应力强度因子的计算结果,并讨论了影响应力强度因子大小的因素。     

对偶边界元法在裂纹问题中的应用

由位移边界积分方程和面力边界积分方程，推导出对偶边界积分方程在一般裂纹问题中的具体表达式。利用对偶边界元法，计算了含裂纹构件的应力强度因子，所得结果满足精度要求。经文中的分析与计算表明，一般裂纹问题能被对偶边界元法在单个区域内得到解决。     

含有裂纹水泥混凝土路面的理论分析

以断裂力学理论为基础,将水泥混凝土路面视为Winkler地基上的弹性板,利用傅立叶积分变换,并引入位错密度函数,建立了奇异积分方程,推导出水泥混凝土路面表面存在裂纹时裂纹尖端应力强度因子的解析表达式,然后应用Lobatto-Chebyshev数值方法求解奇异积分方程,得到了应力强度因子的数值解.以实际路面为例,计算了裂...     

与异材界面垂直相触的Ⅰ型三维裂纹分析

使用超奇异积分方程方法对相材料中与界面垂直相触的Ⅰ型三维平片裂纹问题进行了理论和数值分析．在理论分析中，我们使用主部分析法分析了界面上裂纹端部应力奇性指数和Ⅰ型应力强度因子．在数值计算中，超奇异积分方程组中的未知函数裂纹表面位移差近似地表示为位移差的基本密度函数与多项式之积．基本密度函数反映了裂纹端部应力奇性性态．文章最后以矩形平片裂纹问题为例，给出了若干关于不同裂纹形状比和材料刚性比时的应力强度因子数值算例，数值结果表明，本文提出的数值求解方法精度很高．     

无限大板中矩形裂纹Ⅰ型应力强度因子的计算--有限部积分边界元法

建立以裂纹表面位移为未知函数的超奇异积分方程,利用有限部积分原理和边界元法来求解该方程．运用该方法计算出矩形裂纹的Ⅰ型应力强度因子．     

横观各向同性材料中Ⅰ型圆片裂纹新解:封闭解

严格从三维横观各向同性弹性理论出发,使用超奇异积分方程方法。精确地求得了Ⅰ型圆形片状裂纹前沿的住移问断、奇性应力场和应力强度因子．     

复合式机场道面荷载型反射裂缝影响因素分析

为了考察结构参数对复合式机场道面荷载型反射裂缝的影响规律和显性关系,基于线弹性断裂力学理论和平面应变假设,应用ABAQUS有限程序首先分析了在反射裂缝扩展过程中结构参数对复合式道面裂缝尖端应力强度因子的影响,然后利用正交设计,选取结构参数作为考察因素,计算裂缝尖端应力强度因子,并进行极差和方差分析。研究表明：随着裂缝不断扩展,Ⅰ型应力强度因子不断减小,Ⅱ型应力强度因子不断增加;土基模量、面层厚度对Ⅰ型反射裂缝有显著影响,基层模量对Ⅱ型反射裂缝也有显著影响,加固地基是复合式机场道面结构设计中效果最明显的一种抗反射裂缝措施．     

无限大弹性体中三维片状裂纹问题的研究

将有限部积分和边界元法运用到三维裂纹问题中进行应力强度因子的分析.采用三角形和四边形单元网格,使用有限部积分原理来实现相应的边界元法,计算无限大弹性体中三维片状裂纹的应力强度因子.     

基于等强度原理的双层水泥混凝土路面设计

针对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》,利用等刚度原理和几何推导的方法,对水泥混凝土双层板应力特性进行了分析。结果表明,在车辆荷载的作用下,无论上下层板的平面尺寸如何,接触点的上下板所承受应力和板厚、模量成比例关系。通过这一关系,基于等强度原则,可以得出双层板上下层的合理厚度范围。     

最大偏应力屈服准则在π平面上图形的形状、方位

根据塑性力学原理,首先建立π平面与主应力空间的关系模型,然后根据最大偏应力屈服准则在π平面上的表达式,推导并验证最大偏应力屈服准则在π平面上图形的形状和方位,目的在于明确拉伸情况下,最大偏应力屈服准则在π平面上的形状、方位。     

T应力在转变温度下对断裂韧度的影响

引入T应力,利用有限元计算出应力强度因子和T应力.将T应力和应力强度因子结合起来描述转变温度下的断裂韧度.根据实验结果,给出了T应力和转变温度之间的简单关系式.然后,利用此简单的关系式,建立转变温度和断裂韧度之间的关系.实验结果显示,用结合了T应力断裂韧度的判据比较准确地预测了转变温度下的断裂韧度.     

表面含裂缝沥青路面低温收缩断裂分析

考虑沥青混合料的感温特性,应用ABAQUS的瞬态热分析和热-力耦合求解技术,采用奇异单元及断裂力学理论,对沥青路面在低温大温差作用下的温度应力表面裂缝问题进行了数值分析.分析结果表明：外界环境温度变化对沥青路面面层的影响最大,其次是基层;低温收缩产生的温度拉应力在裂尖附近急剧增大,导致材料损伤,致使裂缝进一步扩展;降温幅度对应力强度因子KⅠ的影响显著,大温差是高寒地区沥青路面损伤的重要原因.     

基于相互积分的应力强度因子数值分析

应力强度因子可反映裂纹尖端弹性应力场的强弱,是解决结构疲劳断裂问题的重要参数。工程上常采用有限元分析软件对各种复杂裂纹体进行数值模拟进而求解断裂问题。有限元分析软件ANSYS提供后处理功能可直接计算各种断裂参数。借助ANASYS计算平台,分别采用传统的位移插值法和基于相互积分的数值方法可求得张开型二维及三维裂纹应力强度因子。将数值分析结果与二维裂纹的解析解和三维裂纹扩展实验的测量结果进行对比分析后发现,基于相互积分理论求得的应力强度因子更为精确,这种优势在三维裂纹数值分析中更为显著。     

含半无限界面裂纹压电材料反平面问题的基本解

研究了含半无限界面裂纹的两个横观各向同性压电材料组成的二维固体，将位移函数和电势函数分别用两个满足控制微分方程的级数表示，得到了在反平面状态下的变形和平面内电场作用下电弹场的基本解，为数值解法求应力强度因子提供了基础，并且得到了场强度因子，结果表明，在裂尖，电场强度、应变、应力、电位移均具有奇异性。     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。