分享到:

周期性Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子

1 周期性 型裂纹的 Westergaard应力函数解对于含裂纹的平面问题在 型加载的情况下 ,Westergaard选取 Airy应力函数 φ为 [1]φ =Re Z1+ y Im Z1( 1 )式中 :Z1=Z1( z)为复变解析函数 ;Z1=∫Z1dz,Z1=∫Z1dz;Re Z1,Im Z1分别为解析函数的实部和虚部 .利用 Airy应力函数与各应力分量的关系 ,有σ1x = 2 φ y2 =Re Z1- y Im Z′1σ1y = 2 φ x2 =Re Z1+ y Im Z′1τ1xy =- 2φ x y=- y Re Z′1( 2 )式中 Z′1=d Z1dz容易验证式 ( 1 )满足平面问题的控制方程 .文中讨论的力学模型为 :无限大平板 ,含相距为 2 b,裂纹长 2 a的共线周期排列的穿透裂纹 ,如图 1 (实际问题中 ,a比 b小很多 ) .模型归纳为寻找一个恰当的 Westergaard应...  (本文共3页) 阅读全文>>

《安徽工程科技学院学报》2002年03期
安徽工程科技学院学报

确定复杂形状平面板的应力强度因子

引言在现代工程中,求解和测定材料的应力强度因子(StressIntensityFactor,以下称SIF)是非常重要的工作犤1犦,因为裂纹尖端、界面端、界面角点等产生应力奇异性的地方往往是材料破坏的起点,所以确定该处的SIF是评价材料强度的重要尺度.然而只有在某些简单情况下才有可能得到SIF的解析解.对于复杂的多重应力奇异性的SIF往往以混合方式出现犤2犦,这更使得对SIF的确定变得困难.本文运用了有限元软件ANSYS先对所给的结构模型进行网格划分,输出模型的节点应力值(以下应力值省略)并根据应力场的理论公式提出了一种数值外插方法来确定复杂应力状态或复杂结构的SIF.1计算含裂纹板的SIF对于图1所示的受单向拉伸含裂纹板(弹性模量E=210GPa,泊松比ν=0.3,a=10mm,裂纹板在y轴方向受σ=1MPa的拉应力作用),其径向应力在极坐标系中可以表示为:σr=k12π樤rcosθ2(1-sinθ2sin3θ2+sinθ2co...  (本文共4页) 阅读全文>>

《淄博学院学报(自然科学与工程版)》2002年02期
淄博学院学报(自然科学与工程版)

求解裂纹端部应力强度因子的混合方法

随着科学技术的不断发展 ,由固体力学发展起来的断裂力学 ,已经应用到工程材料和结构的强度分析中 ,例如压力容器 ,船舶壳体以及建筑结构的缺陷评估等 ;尤其在金属类材料中已经取得成功的应用 .在线弹性断裂力学中 ,裂纹端部的应力奇异性的强度因子 ,是度量裂纹体状态的重要参量 .对于小范围屈服的裂纹体 ,应力强度因子可以作为标志裂纹发展的准则指标 .因此在线弹性范围内 ,确定裂纹体的应力强度因子数值 ,是非常重要的 .计算应力强度因子的方法有多种方法 ,例如有应力函数法 ,边界配置方法 ,权函数法 ,有限元值分析方法等等 .对于“无限大”板的中心单裂纹 ,可以用Westergaard应力函数计算方法 ,得到裂纹尖端的应力强度因子的精确解 .然而对于实际有限尺寸的裂纹体 ,该方法却不能得到其解 .例如 ,当裂纹尺寸与构件或试样其它特征尺寸相比并不是很小时 ,即不能把裂纹视为无限大体中的中心裂纹 ,应计及其自由边界对裂纹尖端应力强度因子...  (本文共4页) 阅读全文>>

《工程力学》2002年04期
工程力学

三点弯曲试样动应力强度因子求解的振动分析方法

1 引言 在动态断裂力学的理论分析和实验研究中,普遍采用三点弯曲试样。然而,由于冲击载荷作用下要考虑惯性效应和应力波传播效应,对于有限尺寸的三点弯曲试样,其动应力强度因子DSIF(Dynamic Stress Intensity Factor)的计算相当困难。当然,可以采用动光弹或焦散线等光学的方法来确定动应力强度因子,但这些方法对非光学材料的测试存在许多困难,且需要昂贵的光学仪器。针对这种情况,发展了三点弯曲试样动应力强度因子的近似解法,以满足理论分析和实验工作的需要。但是,已有的动应力强度因子计算公式,或者因模型过于简化,精度较差[1,2];或者因求解过程过于复杂,不便于应用[3,4]。 本文利用Timoshenko梁理论研究了剪切变形和转动惯性对三点弯曲试样刚度的影响,建立了一个考虑试样的转动惯性和剪切变形影响的动应力强度因子的表达式,并采用动态有限元对该计算公式进行了验证。 2 模型的建立 如...  (本文共4页) 阅读全文>>

《地壳构造与地壳应力》2015年01期
地壳构造与地壳应力

稳态流体中水压裂缝的扩展

1.简介鉴于水压致裂在解决诸多工业难题中的应用价值,包括石油生产、页岩气生产、地热能源以及co2封存等领域,水压裂缝扩展吸引了诸多科学家和工程师的关注。这个过程的预测模型在室内实验和数值模拟中均遇到了许多难题,甚至还存在一些理论问题。本文集中涉及的是数值方法方面。然而,即使很好地确定了储层岩石的渗透性和力学参数,裂缝扩展的数值模拟模型仍面临一些现实困难,主要是因为在这个过程当中包含了大量的现象:裂缝和母岩基质中的流体扩散、裂缝和母岩基质的物质交换、高应力集中而导致的裂缝端部的塑性和损伤,以及裂缝扩展本身的问题。后面的现象把连续材料变成不连续材料,在数值模拟软件中不容易处理。因此,水压裂缝模型通常包括必要的简化假设。Cater(1957)提出了一个基本的关于裂缝-母岩基质物质交换的简化模型,即将这一过程看作一种一维的与压力无关的的扩散。在此模型的基础上,同时依托线性弹性断裂力学和裂缝液体扩散润滑理论,Adachi和Detoumay...  (本文共11页) 阅读全文>>

《常州轻工职业技术学院学报》2008年Z1期
常州轻工职业技术学院学报

立方准晶反平面双共线裂纹问题

0弓I言1984年准晶体的发现〔’,2l是近年来凝聚态物理的一个重大突破,其晶格点阵不具周期性,而呈现准周期性。固体物质的这种准周期对称性显示出极大的理论重要性。具有这种稳定的特性的准晶体材料已经被研制出来。迄今为止,已经发现和制备出了稳定的高品质大单晶准晶。由于其晶体结构特殊,因而它们具有一系列非同寻常的物理化学性能(如硬度高、耐蚀性好;表面能低、摩擦系数低)。准晶作为轻质量、高强度和适宜在中温状态下工作的材料,正日益成为功能材料和结构材料,具有很广泛的应用前景。在准晶体材料的研制中,这种材料的缺陷问题也是不可避免的[2l,既然这种缺陷存在就需要用这种新材料的断裂机理去给予解释。实验显示这种准晶体材料较脆l3],并由此得知这种脆性材料对裂纹等缺陷十分敏感。已有的研究表明裂纹是一种特殊而重要的缺陷,它的存在和增殖直接造成了脆性材料的断裂破坏,所以对准晶体材料的裂纹问题的研究无论在理论上还是在科学应用上都具有一定的意义。本文由立方...  (本文共7页) 阅读全文>>