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SH波作用下孔洞、夹杂与直线形裂纹的相互作用

本文在线弹性力学范畴内,采用Green函数和裂纹切割相结合的方法研究了在SH波作用下圆形孔洞、基体中圆形夹杂或半圆形凹陷地形与其附近任意直裂纹的相互作用问题。首先构造了一个适合解答本文问题的Green函数,该函数为含有孔洞、基体夹杂时弹性空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解,或含有半圆形凹陷地形时弹性半空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解。然后采用裂纹“切割”方法建立问题的求解积分:即从缺陷(包括孔洞、基体夹杂、半圆形凹陷地形)对SH波散射问题出发,沿裂纹位置施加反向应力,即在欲出现裂纹区域加置与缺陷对SH波散射产生应力相对应的大小相等,方向相反的出平面荷载,从而构造出裂纹,并因而得到缺陷和裂纹同时存在条件下的位移与应力表达式,利用此表达式讨论缺陷周围的动应力集中情况,讨论裂纹尖端动应力强度因子的变化。本文所作的具体工作如下:1.以完整的弹性空间任意一点承受时间谐和的出平面  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

《力学与实践》2017年04期
力学与实践

基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法

在工程实际中经常发生断裂引起的破坏事故,如地震所致地质构造和工程结构的开裂、压力管道的裂纹失稳扩展、机械构件的疲劳断裂等,这些事故均可以对人民生命和财产造成重大损失.裂纹的2016–12–20收到第1稿,2017–02–05收到修改稿.2)周博,教授.E-mail:zhoubo@upc.edu.cn引用格式:周博,薛世峰.基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法.力学与实践,2017,39(4):371-378Zhou Bo,Xue Shifeng.Displacement extrapolation method for stress intensity factor based on extended finite elementmethod.Mechanics in Engineering,2017,39(4):371-378萌生是不可避免和难以量化研究的,确定裂纹产生后是否继续扩展或发生止裂的断裂力学具有理论和实际意义[...  (本文共8页) 阅读全文>>

《山西建筑》2017年22期
山西建筑

单裂纹岩石的力学行为

0 引言目前,岩体工程界飞速的发展,节理岩体的强度、变形及裂隙的扩展等特性数据是工程设计、施工的基础参考指标。对压缩强度的影响不明显。2.2荷载位移曲线图2给出了倾角为45°时的荷载位移曲线,从图上可以看出,根据节理是否连通,岩体可分为含贯通节理和含断续节理,裂纹的发展大致经历以下几个阶段。又根据节理内空隙的大小、起伏度及其充填物的性质和数量,节理可以分为张开与闭合。很大程度上,岩体的失稳破坏是由于岩体节理裂隙扩展、贯通引起的。文献[1]~[3]用石膏研究了单轴加载下的裂纹和双裂纹的失稳模式,但是没有研究倾角和裂纹的扩展路径等问题,文献[4]~[8]从理论上研究了单双轴作用下裂纹的贯通机制,但是没有给予充分的验证。在压缩荷载作用下,裂纹扩展,分叉并相互连通。1 实验研究1.1 试件制作实验试件为河砂、石膏粉、水泥按照一定比例配制而成。此试件具有与天然岩石相似的重要特性:脆性特性和剪胀特性(单轴压缩)。实验试件主要选择425普通水...  (本文共3页) 阅读全文>>

《兰州理工大学学报》2017年04期
兰州理工大学学报

多因素作用下预应力混凝土简支空心板梁的裂缝评价

裂缝是混凝土桥梁结构最常见的病害之一.桥梁裂缝的出现不仅影响美观和行车舒适性,而且会导致钢筋锈蚀,承载能力下降,使结构存在安全隐患.例如1987美国纽约Truway桥的断裂事故,造成10人死亡[1].针对桥梁的裂缝问题,国内外学者进行了深入的研究.白二雷等[2]将断裂力学运用于混凝土的裂缝分析,将断裂力学准则与强度理论准则相结合,提出了一种等效断裂变形的模型,并通过有限元模拟,证明了其正确性.黄耀英等[3]基于弹性断裂力学模型对工程中存在的宏观裂缝进行稳定性分析,通过缝端应力强度因子对裂缝尖端附近网格尺寸的敏感性分析,得出一些结论.赵顺波等[4]研究了纵向受拉钢筋和混凝土保护层厚度对裂缝分布形态的影响规律.殷新锋等[5]对不同裂缝类型、裂缝出现位置、裂缝参数及车辆组合等因素对桥梁冲击系数的影响进行了分析.樊健生等[6]通过静力加载试验,研究了体外预应力对抗裂性能和刚度的影响.然而这些研究成果均没有涉及到多种荷载作用下裂缝对桥梁静...  (本文共5页) 阅读全文>>

《岩石力学与工程学报》2017年09期
岩石力学与工程学报

水压诱发裂缝拉伸与剪切破裂的理论模型研究

高水头压力作用下,岩体中的裂隙发生扩展并相互贯通,称之为水力压裂(劈裂)。水压诱发的裂纹扩展对许多岩体工程(如石油开采、水利水电、矿井突水防治、核废料地下储存、地下污染物运移、地热开发工程等,具有重要的理论意义和应用价值。一方面,水压力的存在可能给工程带来严重后果,如深埋引水压力隧洞的涌水、岩质边坡滑坡、板块内部地震、水库诱发地震等;另一方面,水力压裂在很多领域又有重要的应用,如原位地应力测量、地下注浆工程,油气开采、地热资源的开发与利用、煤层气开采等。水压可能诱发拉伸或剪切2种破坏形式。在油气开采、地热开发等领域,往往通过高压水泵向井筒中注入高压水,提高裂缝尖端的水压,从而造成新的或扩大旧的岩层断裂,改善岩层的渗透性,这一过程往往需要较高的水压克服地层压力,是以拉伸破坏形式为主。然而在水工隧洞劈裂、岩质边坡滑坡等工程灾害方面,水压往往小于实际的地层压力,水压的存在减小了裂纹的法向压应力,却增大了有效剪应力,进而诱发拉伸或剪切型...  (本文共12页) 阅读全文>>

《大连理工大学学报》2017年05期
大连理工大学学报

基于X-SBFEM的非线性断裂数值模型研究

0引言材料的断裂行为以及断裂过程的数值模拟是评估结构承载能力的重要依据.近几年从断裂力学角度提出的扩展比例边界有限元法(X-SBFEM)是在扩展有限元法[1-2](XFEM)和比例边界有限元法[3-4](SBFEM)的基础上发展而来的.X-SBFEM[5-6]兼有两种方法的优势,在裂纹主体段用XFEM模拟,在裂尖段用SBFEM模拟,最终建立裂纹体的总体平衡方程并进行求解.其中,XFEM的虚自由度与SBFEM的全实自由度的衔接是重点环节.X-SBFEM克服了扩展有限元在域内裂纹尖端近场需要增强函数来描述,且某些情况下,该增强函数将是非多项式或不连续的,造成在形成刚度矩阵时需要特殊处理.而进一步考虑模型裂纹过程区(FPZ)的非线性影响,在X-SBFEM的基础上,引入非线性断裂力学,对于推进模型的应用具有重要工程意义.一般的,准脆性材料裂纹的模拟主要有线弹性的方法(LEFM)和非线性的方法(NFM),用LEFM还是NFM取决于FPZ相...  (本文共7页) 阅读全文>>