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计算无限弹性空间中共面Ⅲ型裂纹动应力强度因子的一种新方法

一、前言 弹性动断裂力学,不但是解决动载作用下土程结构抗裂问题的理论基础,而且在构造地震震源机制研究中也有直接的应用1!].研究固体的动断裂应包含两方面内容:动应力强度因子的估计和材料本身动断裂韧性的确定,本文仅考虑动应力强度因子的估计问题. 弹性动断裂问题在数学上与双曲型方程的混合边值间题相对应,因此,数值解法是处理此类问题的主要手段.常用的数值法有两种形式,第一种是“域法”,如奇异有限元法、有限差法;第二种是“边界法”,如对偶积分方程法、边界积分方程法,级数展开法〔1一5〕.本文应用一种新的边界法—位移积分方程法,研究无限弹性空间中共面l型裂纹动应力强度因子的计算.为了检验本方法的有效性,我们计算了均匀平面SH波入射于单裂纹时与绕射波相应的裂面位移及动应力强度因子,并把所得结果与Takei等11’」的解析结果作比较.我们发现,位移积分方程法及其数值方案用于本问题是可行的,而且比起其他方法来,具有计算量少、精度高的优点.二、位...  (本文共8页) 阅读全文>>

《沈阳机电学院学报》1985年01期
沈阳机电学院学报

一种求应力强度因子的新方法—类比法

前 言 咿力强度因!r的计算,是断裂力学的厦要课题之…。许多学者进行了大量的工作,其中对:二维问题研究颇多,对于j维问题,只在少数问题上得到了精确解,但是计算相当繁杂。如果能找出各种裂纹之问的内在联系,利用已有的二维裂纹问题等的研究成果,去导出三维裂纹问题的澎力强度因子,计算将会简化许多。fr训?7z曾经用这种方法导出过表面裂纹的应力强度因子。在这里我们把这种利用已知的二维裂纹与三维裂纹应力强度因子之间的内在联系,去求导另外一些三维裂纹的应力强度因子的方法,称为类比法。本文正是用这种方法求j_f{无限体穿透裂纹在集f}T;戈荷作用下的应力强度因予。=、应力强度因子之间的内在联系 (一)在同样载荷作用下,无限板中心裂纹与半无限裂纹的应力强度因子之间的关系 无限板中心裂纹的J、矿力强度冈子为: 蚌彘√蓦(如图1所示) 半无限裂纹,{点的』、y力强度冈了为: Kt卸√嘉(如图2所示)( 1 )(2)图 1 P图 2沈阳机电学院字扳在(...  (本文共6页) 阅读全文>>

《东北工学院学报》1985年04期
东北工学院学报

用激光散光法测有中心裂纹拉伸板的应力强度因子K_Ⅰ

一、月lJ舀 确定应力强度因子是线弹性断裂力学的重要课题之一,由于实际工程结构的复杂性,而解析解又只限于在载荷和几何形状都比较简单的情况下才能得到,因此,数值计算方法和实验方法得到广泛的发展.实验方法中以光弹性方法应用较多,在1958年G.R.lrwin提出了双参数法,以后又有人提出了三参数法,双矢径法,三矢径法,1981年贾有权、杜家吉提出了加权最小二乘法等等,都是利用透射式光弹法所得数据计算应力强度因子的方法,在这方面国内外学者作了大量的工作并取得了很大的成绩。 随着科学技术的发展三维问题日益重要,复合材料的应用也日益增多,而透射式光弹的冻结和切片将严重地干扰裂纹尖端的工况,在这方面光弹散光法有它独特的优点:对三维问题可以不用切片,经过一些设备上的改进也可以作到不用冻结应力,这样就克服了冻结和切片给确定应力强度因子带来的困难,当然光弹散光法本身也还有许多待解决的问题。本文用有中心裂纹板的拉伸试验验证了用散光法确定应力强度因子...  (本文共5页) 阅读全文>>

《力学学报》1987年05期
力学学报

加强空心圆柱中纵向贯穿裂纹的热击应力强度因子

一、引言 最近Nied和Erdogantl]研究了加强空心圆柱环向裂纹的热击应力强度因子,本文与他们不同,研究裂纹沿圆柱纵向贯穿的情形.这里假定柱的原始温度为T。,然后柱的内腔突然冷却,并保持几。温度不变,于是柱体受到热击作用.本文将研究热击对应力强度因子的瞬时影响效应.为了简化问题,本文忽略热的惯性效应及材料常数随温度的变化,因而问题可使用拟静力的叠加原理,并得到了它的积分方程,文中对热击引起的温度变化、热应力及热击应力强度因子均作了分析与计算,但由于篇幅限制,这里只列出部分结果。图1带纵向贯穿裂纹(。,g)的空心圆住 二、热击应力 图1为带有纵向贯穿裂纹(。,g)的空心圆柱,内壁用薄膜加强,设薄膜及母体的初始温度均为T.,在按引言中所说的热击后,它们的温度分别为T:和几,设热击是轴对称的,且假定柱体表面绝热良好,因而它们均为极坐标/和时间:的函数,若记薄膜和母体在热击后的温度变化为: 日l(;,t)~丁1(,·,,)一了。(...  (本文共5页) 阅读全文>>

《兵器材料科学与工程》1987年10期
兵器材料科学与工程

炮管应力强度因子

言 自紧炮管在服役期间可能受三种应力同时作用,它们是:①膛压产生的应力;②自紧残余应力;③温度梯度产生的热应力。 对于内壁或外壁二维径向裂纹圆筒,在内压P作甩下的应力强度因子K,解,在文献中已有很多报导,其中公认比较精确的数值解是利甩施Mc法(修正的保角映射一边界配位法)得到的〔1一‘〕,用其它方法得到的数值解可在文献[10〕中找到。在膛压和自紧残余应力联合作用下的K,解也有一些’三一“”1无一王”,但是结果大多数是以图解形式给出的,用起来很不准确,也很不方便。在三种应力同时作用下的K,解,至今还很少见到。’一’本文采用与文献〔8口类似的摄径,广泛利用迭加法,给出在三种应力联吾作用下,炮管中二维径向裂纹K,解的一般表达式。此外还提供了应角本公式所需要范围宽广的K,数值解及其拟合表达式,其拟合误差小于0.005。一厂 -」,L一几、一‘二 二、厚壁圆筒“理论工程中许多压力容器,在力学上均可按厚壁圆筒处理。为分析方使,引入如下记号:...  (本文共9页) 阅读全文>>

《兵工学报》1987年01期
兵工学报

关于用有限单元法计算应力强度因子的探讨

1.引言 在阐述有限元法的最新发展的文章中,钱伟长在《有限元法的最新发展》一文中,分析了奇异点的处理问题,并建议了一个叠加奇异项的有限元法,以计算应力强度因子〔”。普通的有限元法,一般难以反应裂纹尖端的奇异性;奇异元虽能很好反映裂纹尖端的奇异性,但在它与普通单元的接合处,又通常不易满足连续条件或平衡条件,而且由于存在两种以上的单元,又导致了计算程序的繁复。有的奇异单元虽能满足在所有单元连接处(包括奇异单元与普通单元连接处)的连续条件,又能反映裂纹尖端的奇异性,但计算精度不够理想。而文献〔2〕在整个域内只用一个类型的单元,它将已知的奇异性解的位移函数,引入位移列阵,这样不但计算简单,又无疑能提高计算精度,因而是一个成功的经验。 本文将I型和l型两组奇异性位移函数引入位移列阵,以计算应力强度因子。由于叠加了这两组位移函数,故可用于一般的平面应力及平面应变的断裂力学分析。2.基本公式 设有一二维裂纹体,如图2.1所示。令位移列阵为 “...  (本文共5页) 阅读全文>>