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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>>

《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>>