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粘弹性材料动态扩展裂纹尖端场

裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一,裂纹尖端应力、应变和其它物理量的确定为讨论材料参数对裂纹尖端场的影响及材料破坏断裂准则的建立提供了理论的依据。动态裂纹的扩展在材料学、地质学和结构工程领域等有着广泛的应用,因而研究粘弹性材料中裂纹动态扩展问题具有理论意义和广阔的应用前景。随着科学技术的不断发展,许多新型材料不断涌现,这类材料的一个共同特点是具有明显的粘弹性特征。材料的粘弹性不仅会影响结构的刚度,也会影响到其强度,在研究裂纹尖端渐近场时,应该考虑到材料的粘性效应,这不仅更加符合实际情况,得到更精确的解,而且能解决率无关渐近解中存在的一些问题,因而材料的粘弹性性质对材料断裂性能影响的研究受到越来越大的重视。本文分别采用简单而且实用的粘弹性模型及刚性-粘弹性界面模型,对平面应变不可压缩材料的Ⅰ型和Ⅱ型的动态扩展裂纹尖端的应力、应变和位移场进行了具体的分析和计算;又采用粘弹性模型,对平面应变不可压缩材料的混合型动态扩展裂  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

《力学季刊》2004年02期
力学季刊

刚性-粘弹性材料界面Ⅰ型动态扩展裂纹的尖端场

二,争‘,刃夕因J」~J习比,丫r:r,幼1口二们J〕于口〔1刁闷叮夕r州日I上二」巴气叭J汤山石刃月又二七贬声人月J二7屯却U呢刀10沙 随着材料科学的发展,各种性能优良的多相复合新材料,例如纤维增强复合材料,在工程中得到广泛的应用。在这些材料中存在界面,在外界工况下,在界面处会产生应力、应变的集中而造成材料的断裂和损伤,因而界面断裂力学的研究是当前固体力学研究的热点问题之一,在界面断裂力学中,无论是高速扩展裂纹的启裂与止裂,还是分叉问题,其机理都归结为裂纹尖端场的性质,只有对界面裂纹尖端场有充分的理解,才能更深人地研究材料宏观破坏的机理,为新材料的设计和制造,工程结构的破坏分析提供理论依据,因此界面动态裂纹尖端场的研究就成为界面动态断裂力学的核心问题,最近二十年,界面断裂动力学的研究得到了迅速的发展,虽然许多问题仍处在探索阶段,但动态断裂的研究在地震工程,大型压力容器设计,航空航天飞行器,军事工程上的爆炸与防爆以及受冲击结构...  (本文共7页) 阅读全文>>

《哈尔滨工程大学学报》2007年10期
哈尔滨工程大学学报

粘弹性材料中动态扩展裂纹尖端场的分析

在断裂力学中裂纹尖端应力、应变和位移场的分析始终是人们关注的核心问题之一,因为它为断裂准则的建立提供信息[1].对动态断裂力学至今仍有许多问题需要人们探索和解决.例如,在理想弹塑性材料动态扩展裂纹尖端场的分析中,存在应力(应变)的间断线问题(塑性激波至今还没有完全解决[2]).通过实验的观测,在快速扩展裂纹尖端,高度的能量集中导致裂纹尖端局部温度升高,粘性流动在裂纹尖端的形变中所占的比例将大大增加.因此,在裂纹尖端渐近场的研究中,考虑材料的粘性效应,不仅更加符合实际情况,而且可能解决率无关渐近解中存在的一些问题.率相关材料扩展裂纹问题的研究一直都进行得较少.在率相关材料准静态扩展裂纹尖端场的研究中,Hui和R iedel[3-4]采用弹性-非线性粘性本构方程求解Ⅰ型和Ⅲ型裂纹,得到了一个幂次型渐近场,即HR场.且该场是自洽场.在文献[5-6]中进一步证实了HR场是自洽场.高玉臣[7]引入了一种简化的弹粘塑性模型,通过对塑性区内粘...  (本文共6页) 阅读全文>>

《哈尔滨工程大学学报》2008年07期
哈尔滨工程大学学报

可压缩粘弹性材料Ⅰ型动态扩展裂纹尖端场

在高温环境下的许多金属材料表现出明显的粘弹性性状,即与环境因素和应变率相关的力学特征.工程实际亦表明,材料变形的时间相关性对结构的强度、刚度和使用寿命产生较大的影响,因此,力学和工程界十分重视对材料的粘弹性性状的研究.1968年,Hutchinson[1]和R ice等[2]就分别独立地对静止的平面应变Ⅰ型裂纹尖端渐近场问题进行了研究,略去弹性变形,所取材料属性为幂硬化的非线性特性,得到了著名的HRR场.Hui和R iedel[3]采用弹性-非线性幂蠕变本构方程表征材料的率相关力学性质,对准静态条件下的IIⅠ型和Ⅰ型裂纹问题进行了研究,得到了HR场,其应力和应变具有相同的奇异性为r-1/(n-1),其中n为率敏感指数.HR场是一个自治场,裂纹尖端的应力和应变场完全独立于外载,不包含任何与外载和裂纹几何有关的参数,只要裂纹扩展速率a一定,则裂纹尖端场即完全确定.为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端场,Gao Y.C.[4]对理...  (本文共5页) 阅读全文>>

《力学季刊》2009年02期
力学季刊

可压缩粘弹性材料Ⅱ型动态扩展裂纹尖端场

在高温环境下的许多金属材料表现出明显的粘弹性性状,即与环境因素和应变率相关的力学特征.工程实际亦表明,材料变形的时间相关性对结构的强度、刚度和使用寿命产生较大的影响,因此,力学和工程界十分重视对材料的粘弹性性状的研究。早在1968年,Hutchinson[1]和Rice,Rosengren[2]就分别独立地对静止的平面应变I型裂纹尖端渐进场问题进行了研究,略去弹性变形,所取材料属性为幂硬化的非线性特性,得到了著名的HRR场。Hui和Riedel[3]采用弹性-非线性幂蠕变本构方程表征材料的率相关力学性质,对准静态条件下的III型和I型裂纹问题进行了研究,得到了HR场,其应力和应变具有相同的奇异性为r-1/(n-1),其中n为率敏感指数。HR场是一个自洽场,裂纹尖端的应力和应变场的分布形式完全独立于外载,不包含任何与外载和裂纹几何有关的参数,只要裂纹扩展速率.a一定,则裂纹尖端场即完全确定。为了研究粘性效应作用下的动态扩展裂纹尖端...  (本文共6页) 阅读全文>>

《哈尔滨工程大学学报》2002年01期
哈尔滨工程大学学报

粘弹性材料Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场

随着动态断裂力学的发展 ,人们对动态载荷作用下控制裂纹起始扩展和传播的机制的研究已取得很大的进展 .然而有许多问题、特别是非线性问题 ,至今仍需要人们探索和解决 .在动态线弹性断裂力学中 ,假设材料的行为是弹性的 ,则裂纹尖端的全部信息由应力强度因子K1 所包含 ,然而当材料的非弹性行为不再局限于一个小的范围内时 ,线性弹性断裂力学就失去了有效性 ,在求解边值问题时 ,必须采用更一般的材料本构关系 .对于运动着的裂纹尖端 ,众多学者采用定常扩展假设 .由实验和量级分析 ,在裂纹尖端区域内 ,裂纹尖端的运动可以认为是处于渐近的定常运动[1 ] ,对于理想弹塑性材料 ,众多学者研究了Ⅲ型裂纹以定常方式在材料中动态扩展的问题 ,取得了比较一致的看法 .但对在平面应变条件下裂纹动态扩展的问题却存在分歧 .在裂纹尖端场中是否存在弹性卸载区 ,是否允许应力间断的存在以及应变的奇异量级等问题上 ,Gao和S .Ne mat_Nasser[2 ...  (本文共5页) 阅读全文>>