岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。     

Ⅰ—Ⅱ混合型裂纹相变增韧分析

采用压力敏感准则和权函数法相变增韧陶瓷Ⅰ－Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明：相变对静止裂纹有负屏蔽效应,并随KⅡ／KⅠ的比值增大而增大;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数和有关外,还随KⅡ／KⅠ的比值增大而减小。     

表面裂纹的裂纹张开位移计算

本文将线弹簧模型扩展用于计算表面裂纹的裂纹张开位移。应用余能方法以及二维 静止单边裂纹的纵剖面假定,得到了半解析形式的单边裂纹的全塑性CM习D、coD及 CTOD表达式。采用该方法对受均匀拉仲的半椭圆表面裂纹平板进行了计算,所得弹 塑性CTOD与实测值吻合较好。      

悬臂裂纹梁的横向振动响应分析

提出了一种应用线弹簧模型分析裂纹梁固有频率响应的新方法，该方法是建立在古典的Ｅｕｌｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁理论，现代模态分析和断裂等成就基础上的综合性方法，利用该方法导出了悬臂裂纹梁振动的特征方程，求解这个方程，建立了固有频率与裂纹位置，长度间关系，本文的计算结果与现有结果基本一致。     

孔边应力集中和裂纹尖端应力强度因子的有限元分析

应用ANSYS软件对圆孔板的应力集中以及平板中心裂纹，圆孔板孔边裂纹进行了有限元分析，计算了圆孔平板在单向或双向受力下的应力分布以及中心裂纹，孔边裂纹的应力强度因子，并与理论解进行了比较，其ANSYS解与解析解均比较接近。     

裂纹探测智能光电系统的研制

根据光纤传输损耗原理，设计开发了裂纹探测智能光电系统，该系统可以实时在线监测裂纹，在裂纹诊断技术的理论和实用化方面取得了一定进展。     

含裂纹轴的试验模态分析

通过Cras4．0试验模态分析的方法，研究不同位置及不同深度的裂纹对光轴固有频率的影响，并获得前4阶固有频率及振型，绘制了频率、位置、裂纹深度分布图，得出与理论模态分析相一致的结论，为转子裂纹检测提供参考依据．     

长短裂纹扩展的通用公式与材料失效总图

给出一个长短裂纹扩展的通用公式。理论与实验分析表明该式既可用于理论探讨，阐述长短裂纹的区别与联系，又便于工程应用。考虑应力比的变化，给出材料失效总图。     

钢轨踏面疲劳裂纹扩展行为分析

根据试验观察的裂纹尖端特征,建立了钝形疲劳裂纹模型,以裂纹尖端位移为断裂参量,分析了U75V钢弹塑性情况下踏面疲劳裂纹扩展特性。结果显示：踏面疲劳裂纹尖端有较大的塑性区,应采用弹塑性断裂力学理论分析踏面疲劳裂纹的扩展行为;裂纹尖端滑动位移受轮轨力、轮轨摩擦系数和裂纹面摩擦系数影响,其中裂纹面摩擦系数对裂纹尖端滑动位移影响最大。裂纹尖端张开位移主要受轮轨力和轮轨摩擦系数影响。利用塑性复合系数分析踏面疲劳裂纹扩展特性,认为踏面疲劳裂纹主要以Ⅰ／Ⅱ复合型扩展方式扩展。     

沥青路面裂纹扩展数值模拟及影响因素分析

应用线弹性断裂力学理论结合同时考虑交通与温度载荷的有限元方法来研究沥青路面裂纹扩展路径.采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并发展了沥青路面裂纹扩展模拟程序.应用该程序模拟了不同荷载作用位置下路面结构中表面和基层底面裂纹的扩展情况,同时研究了路面结构层模量组合对沥青路面裂纹扩展的影响.模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展行为,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为.     

沥青路面裂纹扩展数值模拟及影响因素分析

应用线弹性断裂力学理论结合同时考虑交通与温度载荷的有限元方法来研究沥青路面裂纹扩展路径.采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并发展了沥青路面裂纹扩展模拟程序.应用该程序模拟了不同荷载作用位置下路面结构中表面和基层底面裂纹的扩展情况,同时研究了路面结构层模量组合对沥青路面裂纹扩展的影响.模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展行为,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为.     

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．     

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。     

两端自由裂纹梁的动态响应理论分析

运用断裂力学中的线弹簧模型的概念和Euler-Bernoulli梁的理论，分析和讨论了两端自由裂纹直梁的振动响应问题，分别给出了不同的裂纹位置和裂纹长度对两端自由梁的振动频率的影响，结果表明，随着裂纹长度的增加，梁对裂纹的敏感度也增大，特别是当裂纹长度超过梁横截面的对称轴线时，这种敏感度尤为明显。     

桥面现场开口裂纹的测试与研究

采用冲击回波法对京珠高速公路某桥面上出现的开口裂纹用飞行时间法进行了检测,通过信号分析和后处理。确定了每一点的开口裂纹的深度,分析结果与设计和施工单位理论估算的结果相吻合,表明该测量方法已能适用于现场检测,具有广泛的应用前景。     

压应力对疲劳裂纹闭合的影响

采用Ｄｕｇｄａｌｅ－Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ模型分析了压缩载荷对疲劳裂纹闭合的影响。在裂纹张开载荷和闭合载荷的确定过程中运用了解析函数形式的异积分方程理论。分析和相应的数值计算表明：（１）压缩应力对疲劳裂纺闭合的影响程度取决于压缩应力幅值与材料屈服应力之比；（２）在疲劳裂纹扩展分析中考虑压缩应力的影响是必要的。     

超密实沥青混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展研究

为了研究低温地区超密实型沥青混凝土内部Ⅰ- Ⅱ复合型微裂纹扩展规律,基于Eshelby等效夹杂理论和最大周向应力断裂准则,建立了当复合型裂纹发生失稳型扩展时其内部微裂纹偏转角β与应力场之间的关系,并确定了扩展方向;建立沥青混凝土细观离散元模型,考虑沥青混凝土的黏弹性,分析了内部微裂纹β对复合裂纹扩展的影响规律.?研究结...     

XFEM及其在正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展中的应用

为了研究某大桥扁平钢箱梁正交异性钢桥面板模型试验中出现裂纹的原因,根据试验模型创建了三维扩展有限元(XFEM)模型进行整节段数值计算,利用不连续伽辽金扩展有限元(DG-XFEM)对裂纹扩展进行了模拟。结果表明:弧形开孔与U肋连接附近为高应力区,该高应力与几何不连续、焊接缺陷引起的应力集中及残余应力等不利因素叠加,使得弧形开孔与U肋连接附近成为疲劳最敏感的部位,即疲劳裂纹产生地;裂纹扩展的初始阶段与主应力等值线垂直,沿最大主应力方向扩展;裂纹出现的位置、扩展路径和长度与试验结果符合很好,与实际桥梁裂纹出现的位置和形态基本一致,也与裂纹扩展的基本理论一致。     

基于单元应力外推法的中心裂纹板应力强度因子精度研究

利用ABAQUS有限元软件建立有限宽中心裂纹板的裂纹扩展有限元模型,选取裂纹前端不同数目单元,采用三种基于单元应力外推法的最小二乘法拟合应力场和位移场数据对(ri,KIi),得到中心裂纹板裂纹尖端处I型裂纹应力强度因子。通过与理论解对比,结果表明:每种方法都对应一个最佳单元选取数目,方法二对应的最佳单元选取数目最小,方法三对应的最佳单元选取数目居中,方法一对应的最佳单元选取数目最大;裂纹前端单元选取数目小于最佳数目时数值解小于理论解,裂纹前端单元选取数目大于最佳数目时数值解大于理论解;应力强度因子的求解精度与单元选取数目和拟合方法有关。三种方法的比较分析,对采用基于单元应力外推法求解应力强度因子时单元数目和拟合方法的选取具有指导意义。