V形切口应力强度因子的一种边界元分析方法 被引量：9

1

作者 牛忠荣 程长征 +1 位作者 胡宗军 叶建乔 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期849-857,共9页

将V形切口结构分成围绕切口尖端的小扇形和剩余结构两部分.尖端处扇形域应力场表示成关于尖端距离ρ的渐近级数展开式,从线弹性理论方程推导出了一组分析平面V形切口奇异性的常微分方程特征值问题,通过求解特征方程,得到前若干个奇性指... 将V形切口结构分成围绕切口尖端的小扇形和剩余结构两部分.尖端处扇形域应力场表示成关于尖端距离ρ的渐近级数展开式,从线弹性理论方程推导出了一组分析平面V形切口奇异性的常微分方程特征值问题,通过求解特征方程,得到前若干个奇性指数和相应的特征向量.再将切口尖端的位移和应力表示为有限个奇性阶和特征向量的组合.然后用边界元法分析挖去小扇形后的剩余结构.将位移和应力的线性组合与边界积分方程联立,求解获得切口根部区域的应力场、应力幅值系数和整体结构的位移和应力.从而准确计算出平面V形切口的奇异应力场和应力强度因子. 展开更多

关键词 线弹性 V形切口 奇性指数 应力强度因子 边界元法

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平面V形切口双应力强度因子的光弹性实验研究 被引量：2

2

作者 柳兆涛 刘一华 王炯华 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2002年第1期59-62,共4页

文章在分析具有双重应力奇异性平面 V形切口尖端应力场的基础上 ,提出了基于由光弹性实验获得的等差线确定与双重应力奇异性对应的双应力强度因子 K1 、K2 的光弹性实验方法 ,并通过对模型的光弹性实验 ,运用该方法较好地确定了均质材料... 文章在分析具有双重应力奇异性平面 V形切口尖端应力场的基础上 ,提出了基于由光弹性实验获得的等差线确定与双重应力奇异性对应的双应力强度因子 K1 、K2 的光弹性实验方法 ,并通过对模型的光弹性实验 ,运用该方法较好地确定了均质材料 60°单应力奇异性 V型对称切口模型和均质材料 45°双重应力奇异性 V型非对称切口模型的应力强度因子 。 展开更多

关键词 光弹性 双重应力奇异性 应力强度因子 平面V型切口 应力场 实验研究

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光弹法测V型切口尖端应力强度因子的尝试 被引量：2

3

作者 郎福元 陈效林 赵邦戟 《甘肃工业大学学报》 1989年第1期37-41,共5页

本文用光弹法测定Ⅴ型切口尖端、应力强度因子。结果表明,等色线条纹数据应在y方向及其邻域测量。建议光弹图象放大50倍以上,并按文中的(4)式计算K_I。

关键词 光弹性法 V型切口 应力强度因子

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尖锐V型切口混凝土梁的应力强度因子研究 被引量：1

4

作者 童谷生 胡宗棋 徐鹏华 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期300-310,共11页

对含尖锐V型切口构件的破坏评估通常是利用切口应力强度因子来确定,切口应力强度因子指的是切口周围渐进线弹性应力场强度.对于含尖锐V型切口构件来说,单位切口应力强度因子的大小是由V型切口角度决定.应变能量密度准则是根据一定体积... 对含尖锐V型切口构件的破坏评估通常是利用切口应力强度因子来确定,切口应力强度因子指的是切口周围渐进线弹性应力场强度.对于含尖锐V型切口构件来说,单位切口应力强度因子的大小是由V型切口角度决定.应变能量密度准则是根据一定体积内应变能的密度是否达到临界值来判断构件断裂破坏的准则,当这个体积足够小不影响Williams方程的高阶次解时,应变能量密度准则就能通过切口应力强度因子进行表示.考虑Ⅰ型荷载条件下,分别采用平均应变能量密度准则和Carpinteri有限断裂力学方法计算V型切口应力强度因子,两者的理论取值非常接近.同时通过试验,证明两种断裂准则给出的切口应力强度因子的理论值与实验数据吻合程度较好. 展开更多

关键词 应变能量密度准则 有限断裂力学 切口应力强度因子 V型切口 比例参数

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双材料V型切口应力强度因子的加料有限元分析

5

作者 杨军辉 韩珺礼 +1 位作者 雷勇军 蒙上阳 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期156-162,共7页

应用Williams本征函数展开和线性变换求解V型切口端部渐进位移场。将该位移场加入常规等参单元位移模式中,构造双材料V型切口加料单元和过渡单元的位移模式,推导加料有限元方程。建立带V型缺口双材料三点弯曲梁试件和直角界面端平面问... 应用Williams本征函数展开和线性变换求解V型切口端部渐进位移场。将该位移场加入常规等参单元位移模式中,构造双材料V型切口加料单元和过渡单元的位移模式,推导加料有限元方程。建立带V型缺口双材料三点弯曲梁试件和直角界面端平面问题的加料有限元模型,求解有限元方程可直接得到应力强度因子。计算结果与用其他方法得到的数据吻合,验证了方法的正确性,可用于双材料V型切口结构断裂特性计算分析。 展开更多

关键词 双材料V型切口 渐进位移场 加料单元 过渡单元 应力强度因子

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计算大理岩带直切口三点弯曲棒梁试件的动应力强度因子的近似公式

6

作者 王涛 张绍和 龙丽君 《湖南理工学院学报（自然科学版）》 CAS 2003年第3期80-82,共3页

在中等加载速率下,推导出对大理岩带垂直切口三点弯曲圆棒梁试件动应力强度因子的一般近似公式和断裂时的临界动应力强度因子的表达式。

关键词 大理岩 直切口 棒梁试件 动应力 强度因子 断裂韧度 近似公式

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并行有限元计算切口应力强度因子 被引量：2

7

作者 胥永伟 程长征 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第10期1381-1385,共5页

为模拟切口的奇异应力场,需要在切口尖端精细划分单元,这使得有限元法的串行运算时间特别长。为了提高计算效率,文章针对单机多核系统,给出了切口应力强度因子的并行有限元计算方法。首先,在多核心的Windows系统上,采用全过程并行化的... 为模拟切口的奇异应力场,需要在切口尖端精细划分单元,这使得有限元法的串行运算时间特别长。为了提高计算效率,文章针对单机多核系统,给出了切口应力强度因子的并行有限元计算方法。首先,在多核心的Windows系统上,采用全过程并行化的高斯消去法,缩短有限元程序求解时间。然后,基于并行有限元法获得的切口尖端应力场,使用后处理的方法计算切口的应力强度因子。算例结果表明,文中方法既能保证良好的计算精度,又能显著提高计算效率。 展开更多

关键词 并行计算 有限元法 高斯消去法 切口 应力强度因子

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修补切口应力强度因子边界元法研究

8

作者 张永锐 程长征 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第12期1655-1658,共4页

切口尖端的应力奇异性严重影响了含切口构件的使用安全,采用粘贴材料修补切口后必须对修补效果进行评估。文章利用边界元法对修补切口构件进行数值模拟,运用应力法计算切口尖端的应力强度因子,分析了修补材料的弹性模量、厚度等参数对... 切口尖端的应力奇异性严重影响了含切口构件的使用安全,采用粘贴材料修补切口后必须对修补效果进行评估。文章利用边界元法对修补切口构件进行数值模拟,运用应力法计算切口尖端的应力强度因子,分析了修补材料的弹性模量、厚度等参数对切口应力强度因子的影响,评估了含切口构件修补后的效果。 展开更多

关键词 切口 应力强度因子 几乎奇异积分 边界元法

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反平面切口根部裂纹应力强度因子研究

9

作者 高邹运 潘伟 +1 位作者 杨永育 程长征 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期785-789,共5页

切口的应力集中与其根部裂纹的应力奇异性相互耦合,使得切口根部裂纹比纯裂纹尖端的应力状态更复杂。文章采用奇性特征分析法,对反平面切口根部的应力奇性特征进行分析,获取切口的奇性指数;基于有限元法对切口根部裂纹尖端区域应力场的... 切口的应力集中与其根部裂纹的应力奇异性相互耦合,使得切口根部裂纹比纯裂纹尖端的应力状态更复杂。文章采用奇性特征分析法,对反平面切口根部的应力奇性特征进行分析,获取切口的奇性指数;基于有限元法对切口根部裂纹尖端区域应力场的计算结果,将应力奇性渐近展开式两边取对数后,采用线性插值的方法计算出切口根部裂纹的应力强度因子;考虑了锐形和半圆形切口2种模型,研究了切口开角、切口深度、切口位置等几何特征以及双材料的切变模量比等材料特性对反平面切口根部裂纹应力强度因子的影响规律。 展开更多

关键词 反平面 切口 裂纹 应力强度因子 有限元法

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基于边界元的超定法计算板切口应力强度因子

10

作者 刘静雯 程长征 +2 位作者 黄一帆 王飞炀 李腾岳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1086-1095,共10页

板切口尖端的奇异应力场影响结构安全,需要对含切口板进行强度计算。文章首先根据中厚板的弹性控制方程,利用切口特征渐近展开理论,推演出中厚板切口的奇性特征方程,引入插值矩阵法进行求解,获得板切口的奇异性指数、特征角函数及其导... 板切口尖端的奇异应力场影响结构安全,需要对含切口板进行强度计算。文章首先根据中厚板的弹性控制方程,利用切口特征渐近展开理论,推演出中厚板切口的奇性特征方程,引入插值矩阵法进行求解,获得板切口的奇异性指数、特征角函数及其导数。之后使用边界元法,求解切口板内离切口尖端等距离圆弧上点的位移,并将其代入切口尖端位移渐近展开式,形成一组非正定方程组,采用超定法求解,获得渐近展开式的幅值系数,据此进一步计算出切口板的应力强度因子。文章分别计算了板切口在对称荷载、反对称荷载以及复合型荷载作用下的应力强度因子。 展开更多

关键词 板切口 应力强度因子 超定法 边界元法

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基于切口应力强度理论的135°拐角处应力场分析（英文） 被引量：3

11

作者 谌伟 严仁军 +3 位作者 Nigel BARLTROP 杨平 刘恩骞 秦恺 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期273-283,共11页

在焊接接头处,几何的不连续造成了局部的应力集中,形成了应力奇异效应,有必要做进一步的研究。文章基于切口应力强度理论,引入了奇异强度as的概念,提出了评估切口应力的简便算法,并通过一系列十字形模型进行了验证。最后,将修改表达式... 在焊接接头处,几何的不连续造成了局部的应力集中,形成了应力奇异效应,有必要做进一步的研究。文章基于切口应力强度理论,引入了奇异强度as的概念,提出了评估切口应力的简便算法,并通过一系列十字形模型进行了验证。最后,将修改表达式的预估结果同N-SIF公式作了对比分析,结果表明该修正公式可以简单、准确地预估焊接接头处的应力。 展开更多

关键词 135°拐角 应力奇异性 奇异强度(as) 切口应力强度因子(n-sif)

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含初始裂纹的V型切口复合材料应力场和疲劳评估方法研究

12

作者 谌伟 高翔 +2 位作者 徐双喜 邱屿 陈昱文 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第12期1636-1641,1692,共7页

在结构连接甚至微结构中大量存在切口,切口附近的应力集中现象会明显降低结构的承载能力,严重影响结构的疲劳性能。文章对含切口复合材料结构的切口应力场和疲劳评估方法进行研究,推导含初始裂纹复合材料V型切口应力场半解析简易公式,... 在结构连接甚至微结构中大量存在切口,切口附近的应力集中现象会明显降低结构的承载能力,严重影响结构的疲劳性能。文章对含切口复合材料结构的切口应力场和疲劳评估方法进行研究,推导含初始裂纹复合材料V型切口应力场半解析简易公式,并通过试验验证了简易公式能有效地反映构件的受力情况,表明该简易公式能精确地预报切口根部应力场和应力强度因子。最后基于V型切口板裂纹扩展试验数据,结合Pairs公式和应力场简易评估公式,拟合得到各向异性材料含初始裂纹的双边V型切口构件的裂纹扩展模型。 展开更多

关键词 各向异性材料 初始裂纹 切口应力场 应力强度因子 裂纹扩展模型

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基于切口应力强度理论的横向角接焊接接头的疲劳强度评估（英文） 被引量：1

13

作者 谌伟 严仁军 +3 位作者 Nigel BARLTROP 杨平 刘恩骞 秦恺 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期1116-1125,共10页

在焊接接头处,由于几何的不连续造成了局部的应力集中,对其疲劳强度评估的研究是十分必要的。文章提出采用奇异强度(as)来计算接头处的几何应力,并基于N-SIF方法分析了不同几何尺寸下十字接头的疲劳强度。结果表明该修正公式可以十分简... 在焊接接头处,由于几何的不连续造成了局部的应力集中,对其疲劳强度评估的研究是十分必要的。文章提出采用奇异强度(as)来计算接头处的几何应力,并基于N-SIF方法分析了不同几何尺寸下十字接头的疲劳强度。结果表明该修正公式可以十分简便地评估出焊接接头处的疲劳强度。 展开更多

关键词 十字接头 奇异强度(as) 切口应力强度因子(N—SIF) 疲劳强度

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V形斜缺口薄板结构应力场评估方法研究 被引量：1

14

作者 谌伟 王宇强 +2 位作者 梁贵明 徐双喜 邱屿 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2024年第3期448-452,共5页

文中对含有复杂V形倾斜角的薄板结构应力场进行了理论分析和数值研究.通过建立奇异强度因子as与缺口应力强度因子N-SIF的关系,获得无量纲的N-SIF,在此基础上建立一系列不同几何尺寸、张开角与倾斜角下的有限板宽的斜裂纹切口薄板模型,... 文中对含有复杂V形倾斜角的薄板结构应力场进行了理论分析和数值研究.通过建立奇异强度因子as与缺口应力强度因子N-SIF的关系,获得无量纲的N-SIF,在此基础上建立一系列不同几何尺寸、张开角与倾斜角下的有限板宽的斜裂纹切口薄板模型,对切口的应力场进行简化与拟合.通过控制变量法得到奇异强度因子与无量纲N-SIF的关系曲线,拟合得到简易的V形倾斜角的薄板结构应力场和N-SIF评估公式.将拟合出的N-SIF简化计算公式和有限元计算结果与传统文献计算结果进行对比与误差分析.结果表明:拟合出的应力场公式精度较高,可实现复杂倾斜角下V形切口应力场的快速评估. 展开更多

关键词 V形切口 奇异强度因子“as” 缺口应力强度因子(n-sif) 倾斜角 应力场评估

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两相异质材料切口强度边界元法研究

15

作者 孙佳琳 程长征 《工程与建设》 2017年第3期294-297,共4页

采用边界元法分析两相异质材料切口尖端的应力场,再采用后处理的方法计算切口的应力强度因子。首先,通过对界面裂纹这一特例进行分析,并和参考解对照,证明该方法的有效性。分析了弹性模量比、切口开角、切口深度等因素对切口应力强度因... 采用边界元法分析两相异质材料切口尖端的应力场,再采用后处理的方法计算切口的应力强度因子。首先,通过对界面裂纹这一特例进行分析,并和参考解对照,证明该方法的有效性。分析了弹性模量比、切口开角、切口深度等因素对切口应力强度因子的影响规律。 展开更多

关键词 边界元法 异质材料 切口 应力强度因子

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基于扩展有限元法的钢桥面横隔板弧形切口疲劳裂纹扩展特性研究

16

作者 向泽 刘力 祝志文 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期46-53,共8页

为了解正变异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳开裂的规律,以某跨径350 m的独塔单跨钢箱梁自锚式悬索桥为背景,基于扩展有限元法建立纵肋-横隔板弧形切口多尺度裂纹扩展数值模型,求解弧形切口在轮载作用下的应力强度因子,分析轮载-热残余... 为了解正变异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳开裂的规律,以某跨径350 m的独塔单跨钢箱梁自锚式悬索桥为背景,基于扩展有限元法建立纵肋-横隔板弧形切口多尺度裂纹扩展数值模型,求解弧形切口在轮载作用下的应力强度因子,分析轮载-热残余应力耦合作用下的疲劳裂纹扩展形态和特性。结果表明:当顺桥向车轮作用于弧形切口正上方时,应力强度因子急剧增大,基于该响应曲线可以识别疲劳荷载模型的轴组,但无法识别轴组内的单轴。弧形切口切向热残余拉应力峰值达到341.1 MPa,使得轮载作用下的压应力幅转换为拉应力幅,裂纹扩展方向与实桥疲劳裂纹的扩展形态基本吻合。由于弧形切口处于复杂的三维变形状态,以面内变形为主,因而弧形切口为Ⅰ型断裂主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹扩展模式,裂纹扩展速率与应力强度因子幅均随着裂纹扩展呈现出先增大后减小的趋势。 展开更多

关键词 正交异性钢桥面板 模隔板 弧形切口 疲劳 裂纹 应力强度因子 热残余应力 扩展有限元法

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爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为 被引量：5

17

作者 岳中文 杨仁树 +2 位作者 杨立云 张耀辉 韩朋飞 《工程爆破》 北大核心 2011年第1期8-11,38,共5页

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究。研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹... 为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究。研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的。扩展速度最大值达到210m/s,裂纹扩展加速度最大值为9.47Mm/s2,切口端部动态应力强度因子KdⅠ最大值为0.6MN/m3/2。 展开更多

关键词 爆炸应力波 边界锐V型切口 动态焦散线 裂纹扩展 动态应力强度因子

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辛解析奇异元在动荷载作用下V型切口问题中的应用 被引量：4

18

作者 蔡智宇 姚伟岸 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期389-395,共7页

利用辛解析奇异单元,结合时域精细算法,研究了动荷载作用下的含平面V型切口问题。时域上,采用时域精细算法,并结合自适应算法控制展开项数,保证了计算精度。空间域上,切口尖端附近采用辛解析奇异单元,其余区域采用常规有限单元,避免了... 利用辛解析奇异单元,结合时域精细算法,研究了动荷载作用下的含平面V型切口问题。时域上,采用时域精细算法,并结合自适应算法控制展开项数,保证了计算精度。空间域上,切口尖端附近采用辛解析奇异单元,其余区域采用常规有限单元,避免了局部网格加密。本文使用的辛解析奇异单元不需要过渡单元和局部网格加密,且能够通过奇异单元内部的参数关系直接给出切口尖端的应力强度因子,不需要复杂的后处理过程。数值结果表明,本文方法具有良好的精度和稳定性,可以准确地计算动态应力强度因子。 展开更多

关键词 有限元 V型切口 动态应力强度因子 奇异单元

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基于NSIF的应变能密度法评估焊接接头疲劳强度（英文） 被引量：1

19

作者 刘刚 陈志颖 +1 位作者 徐传恒 黄一 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期1475-1485,共11页

本文介绍了一种基于切口应力强度因子的应变能密度法来评估焊接接头的疲劳强度。该方法将焊接接头简化成尖锐的V型切口。切口尖端应力的奇异性与切口的张开角度有关,切口尖端附近的应力分布可以用切口应力强度因子来描述。切口应力强度... 本文介绍了一种基于切口应力强度因子的应变能密度法来评估焊接接头的疲劳强度。该方法将焊接接头简化成尖锐的V型切口。切口尖端应力的奇异性与切口的张开角度有关,切口尖端附近的应力分布可以用切口应力强度因子来描述。切口应力强度因子的计算需要精细的网格划分,在不同的切口张开角度下计算得到的切口应力强度因子之间是无法直接进行比较的。本文基于切口应力强度因子,研究了以R为临界半径的扇形面积内的应变能密度。经验证,应变能密度法不依赖于网格尺寸,包含了焊接接头局部焊接参数等影响,能够准确描述焊趾附近高应力区的应力分布,对于焊接接头疲劳强度的评估具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 焊接接头 切口应力强度因子 切口张开角度 应变能密度 疲劳强度

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基于奇异强度理论的疲劳特性评估方法 被引量：3

20

作者 高嵩 徐丽 +1 位作者 Nigel BARLTROP 王大政 《中国舰船研究》 2014年第5期60-68,76,共10页

疲劳是海洋结构物破坏的重要因素,为简化舰船结构疲劳评估方法,基于线弹性断裂力学和切口应力强度理论,针对典型薄板结构研究拐角节点处的应力强度,分析结构形式,利用ANSYS有限元模拟和MathCAD函数拟合,分别给出计算应力强度因子的"... 疲劳是海洋结构物破坏的重要因素,为简化舰船结构疲劳评估方法,基于线弹性断裂力学和切口应力强度理论,针对典型薄板结构研究拐角节点处的应力强度,分析结构形式,利用ANSYS有限元模拟和MathCAD函数拟合,分别给出计算应力强度因子的"奇异权函数法"和"奇异等效裂纹法"的研究方法,同时给出简便算法和经验公式。进而应用Paris裂纹扩展法则进行结构奇异强度疲劳特性评估,并结合S-N曲线分析拐角节点处的应力集中,得到与结构尺寸相关的"奇异应力集中系数"函数。最后,针对切口应力,提出有限元分析所需要的"奇异应力等效取值点"的参考位置。希望能将奇异强度理论纳入船舶结构疲劳强度校核规范中做参考。 展开更多

关键词 疲劳 奇异强度 应力强度因子 等效裂纹 权函数 应力集中 切口应力

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