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混凝土三维裂纹的热粘弹性断裂问题

一、月lJ舌 我们曾运用线弹性断裂理论对某素混凝土坝的裂纹作过初步探讨l“,并在临界深度、终止深度、止裂原因等方面取得了较为满意的结果。但是,线弹性断裂理论无法表述持续荷载(包括热应力)条件下,混凝_{:裂纹的扩展与时间的相依关系。 术文应用流变断裂学的原理浮’L3,将混凝土看成粘弹体,研究了温差对混凝土三维裂纹的扩展规律,即“热粘弹性断裂问题”。对这个问题的研究有一定的工程实际意义。例如:若某素混凝土大坝体内部存在三维裂纹,那么,在恒定温差长期作用下,裂纹是否会继续扩展呢?临界裂纹尺寸、温左之间有什么关系呢?等等诸如此类的问题,都是一二程技术人员特别关心的问题,本文的研究刊步地探讨J”这类间题。二、热粘弹性问题的基本方程 L热传导方程: 没混凝土为均质各向同性体且.遵循无穷小变形规律,其内部某点的温度犷满足传导方程:(2一1)。了1一“ 一一厂︷t少、丁火式中、为导温系数;只,为导热系数;研为单位体积热源在单位时间内的发热量。...  (本文共8页) 阅读全文>>

《力学进展》1981年01期
力学进展

三维裂纹应力强度因子计算综述——Ⅱ、数值计算法

一、刚高 对于三维裂纹应力强度因子的计算,在第一部分中曾介绍了一些分祈解法,但这类方法由于数学上的困难还存在较大的局限性。为了解决上述矛盾,近年来,近似的数值计算方法有了相当大的发展〔戈,2〕。本文将对近十年来国际上在三维裂纹问题方面所发展的各种数仇解法作一简要的综态在三维裂纹问题的计算中,目前比较行之有效的数值解法有边界积分方程法【3一7]、有限单元法【8一13」、有限差分法〔14一16」、直线分析法〔17一19」以及边界积分方程和有限单元的混合应用法〔20一21〕等。总的来说这些方法,尽管离散化的模型有所不同,一般都归结为用电子数字计算机解线性代数方程组(如边界积分方程法、有限单元法和有限差分法等),或者归结为解常微分方程组(如直线分析法),从而求得其欲值解。然后,再按直接法或其它数值技巧推算裂纹尖端区域的应力强度因子值。文中我们将着重介绍有限单元法以及颇有发展前途的边界积分方程法和直线分析法等两种半分析的方法。 二、三维裂...  (本文共16页) 阅读全文>>

《航空计算技术》2009年03期
航空计算技术

整体加筋壁板中三维裂纹扩展过程模拟

引言与传统的组合式加筋壁板相比,整体加筋壁板有着结构简单,成本低廉等优点,因此成为近些年来飞机结构设计上的一个重要研究方向。整体加筋板还可分为整体铣成型和胶接成型两种。文献[1]对整体铣成型蒙皮和长桁整体件外加整体框的大尺寸模型进行了应力强度因子计算和剩余强度分析。文献[2,3]则研究了胶接形式的整体加筋板的疲劳断裂特性以及损伤容限性能。对于现有通用的商业有限元软件,模拟三维裂纹扩展过程有一定的困难,主要体现在裂纹前沿网格的划分和如何生成合理的新的裂纹前沿,同时,计算三维裂纹模型时,自由表面对结果产生的影响不容忽视[4,5]。文献[6-9]对三维裂纹扩展问题进行了研究,分别给出了各自的方法和一些模拟结果。本文基于ABAQUS软件,依据线弹性断裂力学理论,针对整体铣成型的加筋板结构中的三维裂纹扩展问题进行了模拟,计算了一种典型开裂模式。重点分析了模拟三维裂纹问题时边界效应的处理和在加筋板结构中倒角处裂纹形状的变化规律。1裂纹扩展模...  (本文共4页) 阅读全文>>

《四川大学学报(工程科学版)》2009年04期
四川大学学报(工程科学版)

复合型三维裂纹应力强度因子计算方法的研究

对含裂纹材料进行脆性断裂分析时,应力强度因子K是一个非常关键的参量,它表征了线弹性裂尖应力与应变场的奇异性强度,有助于定量分析含裂纹材料与结构的力学行为[1]。由于工程实际中的裂纹一般以非穿透厚度的三维裂纹形式出现,这类裂纹常用内埋裂纹、表面裂纹和角裂纹来表示,与二维穿透型裂纹显著不同的是,三维裂纹应力强度因子K沿裂纹前缘是变化的[1]。处于复杂应力状态下的三维裂纹,其裂尖部分的应力强度因子往往以复合型方式出现[2],包含了I型(张开型)、II型(剪切型)以及III型(撕开型)三种情况的不同组合,需要分别计算三维复合裂纹尖端的应力强度因子KI、KⅡ、KⅢ。由于问题的复杂性,三维裂纹的精确解仅限于无限大体中内埋裂纹的情况,而对于工程中的常见三维裂纹只能采用有限元法[3-4]、边界积分方程法[5]、线弹簧法[6]、三维权函数法[7-8]等近似解法。在各类近似解法中,有限元方法不受裂纹体几何及载荷形式的限制,因而在断裂力学中得到广泛应...  (本文共5页) 阅读全文>>

《大连理工大学学报》1989年04期
大连理工大学学报

三维裂纹体的断裂分析

工程结构物的断裂韧性及其疲劳寿命的预测是一项具有重要理论和工程价值的研究课题,由于工程结构形状和受载复杂性,以在都借助于昂贵的试验去研究。近代计算力学和计算技术的飞速发展,已有可能应用计算机数值分析方法确定复杂工程结构的断裂韧性,并且与少量试验配合,数值模拟工程结构在交变载荷作用下裂纹扩展过程和预估疲劳寿命。本文仅是在这一研究领城的一项探索工作。 本文工作共分成两个部分:第一部分构造了一种能反映裂纹尖点应力、应变奇异性的三维等参奇性边界元“’‘,应用边界元分析方法求得三维裂纹体的应力强度因子;第二部分根据试验结果分析,推广了二维断裂力学中的 Paris和 F。rman模型,将其应用于三维裂纹体的断裂分析;采用三维边界元方法模拟表面裂纹或内嵌裂纹的扩展过程,推算了疲劳寿命。文中列出了含内嵌裂纹的汽轮机转子和带表面裂纹的气瓶断裂分析结果。所得的分忻结果与试验结果基本一致,表明了本文提出的单元和分析方法是满足工程分析需要的。l 边界单...  (本文共8页) 阅读全文>>

《力学季刊》2000年04期
力学季刊

横观各向同性体三维裂纹的瞬态扩展

求解三维动态裂纹问题一直是一件困难的事情,只有一些相对简单的情形已经求得严格的解析解。Freund首先研究了Rayleigh表面波与半平面裂纹的相互作用互’2。Achenbach和Gautese。研究了稳态荷载作用下的半无限裂纹应力强度因子历史仁2」。随后Freund讨论了冲击线荷载作用时的工型三维弹性动态裂纹问题团,柳春图和李湘平讨论了n一班型复合问题叫。基于文献〔3〕、〔4〕的求解方法,文献〔5」一〔8」进一步讨论了运动荷载和裂纹稳态扩展情形:最近,本文作者给出了含特征长度三维动态裂纹问题的一种求解方法t卜l0]。 上述文献仅涉及到各向同性材料。然而实际工程中的许多问题却需要考虑材料的各向异性特性,如层状岩体宏观上表现为横观各向同性,其中的节理和断层可视为裂纹。但由于数学上的困难,各向异性材料三维动态裂纹问题的研究目前很少见到文献报道本文作者讨论了冲击荷载和运动荷载作用时横观各向同性材料中的半平面裂纹问题,求得了相应问题的解...  (本文共8页) 阅读全文>>