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应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子试验研究 被引量:5
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作者 李清 于强 +4 位作者 徐文龙 万明华 张正 吕陈 王汉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1211-1218,共8页
基于扩展裂纹尖端附近应变场分析,采用冲击载荷作用的三点弯曲梁进行试验,开展了应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的研究。明确了应变片与裂纹扩展方向之间朝向角为特定锐角和钝角条件下,动态裂纹尖端附近的归一化应变采用与裂纹... 基于扩展裂纹尖端附近应变场分析,采用冲击载荷作用的三点弯曲梁进行试验,开展了应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的研究。明确了应变片与裂纹扩展方向之间朝向角为特定锐角和钝角条件下,动态裂纹尖端附近的归一化应变采用与裂纹扩展速度、应变片黏贴位置相关的二项式来表示,给出了二项式的相关系数确定过程和动态应力强度因子计算式。结果表明,二项式的理论计算的应变与时间关系变化曲线与试验实测相吻合;选取曲线最大值两侧3/4峰值处的时间差为特征时间△t时,理论计算结果与实测的应变与时间关系一致性较高;选用理论计算和试验实测的应变与时间关系变化曲线最大值,结合计算式,确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子,同时,与采用动焦散线法计算的结果进行对比,验证了应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子的可行性。研究过程为应变片法在岩石断裂力学特征量的测定提供了理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 Ⅰ型裂纹 应变片法 动态应力强度因子
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基于有限单元法对动态应力强度因子进行数值计算的研究 被引量:2
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作者 李旭东 张鹭 +1 位作者 马渊 吴东流 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期223-226,共4页
运用ANSYS商用有限元软件,采用非奇异单元和Newmark积分算法,通过最小二乘法拟合,准确地获得了多个模型动态应力强度因子的解。所使用的方法适用范围广,这对于运用线弹性断裂动力学解决工程中的实际问题是有益的和必要的。
关键词 动态应力强度因子 有限单元法 Newmark积分 最小二乘法
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基于流形方法的动态应力强度因子数值算法 被引量:2
3
作者 张大林 栾茂田 +1 位作者 杨庆 田荣 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期590-593,共4页
简要介绍了流形方法基本原理和位移函数的构造方法及数值分析列式 ,并以此方法为基础发展了裂纹动态应力强度因子的数值计算方法 .通过数值计算对动态应力强度因子与静态应力强度因子进行了比较 ,发现二者在数值上存在较大差别的原因是 ... 简要介绍了流形方法基本原理和位移函数的构造方法及数值分析列式 ,并以此方法为基础发展了裂纹动态应力强度因子的数值计算方法 .通过数值计算对动态应力强度因子与静态应力强度因子进行了比较 ,发现二者在数值上存在较大差别的原因是 ,其计算过程不同 ,计算动态应力强度因子时考虑了扩展速度的影响 . 展开更多
关键词 动态应力强度因子 数值算法 断裂力学 裂纹扩展 流形方法 位移函数 扩展速度
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带裂纹三点弯曲试样的动态应力强度因子分析 被引量:4
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作者 陈爱军 曹俊俊 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第2期194-201,共8页
提出了计算带单边裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子的新方法.首先由权函数的普遍形式和两种参考载荷下的应力强度因子,得到了带单边裂纹三点弯曲试样的权函数,然后考虑试样的转动惯性和剪切变形,根据振动理论推导出无裂纹梁内的动应力... 提出了计算带单边裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子的新方法.首先由权函数的普遍形式和两种参考载荷下的应力强度因子,得到了带单边裂纹三点弯曲试样的权函数,然后考虑试样的转动惯性和剪切变形,根据振动理论推导出无裂纹梁内的动应力响应和分布,最后由权函数的思想推导出了带裂纹三点弯曲试样动态应力强度因子公式.通过有限元数值计算,验证了该方法的正确性,结果比较表明公式具有较高的精度.另外,还研究了冲击载荷下三点弯曲试样的动态应力强度因子随裂纹长度和加载速率的变化规律. 展开更多
关键词 裂纹 动态应力强度因子 权函数法 三点弯曲试样 加载速率
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考虑接触的斜裂纹动态应力强度因子分析 被引量:3
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作者 彭英 杨平 姜伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1399-1405,共7页
为了研究含中心穿透斜裂纹的有限板在拉伸冲击载荷下裂纹尖端的动态应力强度因子,本文采用有限元方法建立模型进行系列分析。裂尖的应力奇异性通过1/4节点奇异单元来模拟,应用相互作用积分法计算动态应力强度因子,考虑了裂纹面接触作用... 为了研究含中心穿透斜裂纹的有限板在拉伸冲击载荷下裂纹尖端的动态应力强度因子,本文采用有限元方法建立模型进行系列分析。裂尖的应力奇异性通过1/4节点奇异单元来模拟,应用相互作用积分法计算动态应力强度因子,考虑了裂纹面接触作用、冲击载荷形式、裂纹长度、裂纹角度及裂纹位置等参数的影响,并给出了接触应力随时间的变化曲线。数值结果表明:裂纹面的接触作用可消除负的Ⅰ型动态应力强度因子,接触刚度比摩擦系数的影响明显,载荷形式在总冲量不变的情况下对动态应力强度因子的影响也非常大,而裂纹长度等裂纹参数对Ⅰ型动态应力强度因子的影响比Ⅱ型显著。 展开更多
关键词 斜裂纹 拉伸冲击载荷 动态应力强度因子 相互作用积分 裂纹面接触 载荷形式 裂纹参数 接触应力
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基于位错模型的动态裂纹应力强度因子和位错分布函数的求解方法 被引量:1
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作者 陈华燕 曾祥国 +2 位作者 李济良 许书生 王清远 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期113-117,共5页
采用自相似函数的方法,获得了运动裂纹的应力、位移、动态应力强度因子及位错分布函数的表达式。在给定的载荷边界条件下,利用编制的Matlab程序获得了扩展裂纹动态应力强度因子随时间变化规律和位错分布函数图像,所得结论对利用位错模... 采用自相似函数的方法,获得了运动裂纹的应力、位移、动态应力强度因子及位错分布函数的表达式。在给定的载荷边界条件下,利用编制的Matlab程序获得了扩展裂纹动态应力强度因子随时间变化规律和位错分布函数图像,所得结论对利用位错模型来研究动态裂纹扩展有重要的参考价值。 展开更多
关键词 自相似函数 扩展裂纹 动态应力强度因子 位错分布函数
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Ⅰ、Ⅱ型及复合型裂纹动态应力强度因子的有限元分析 被引量:5
7
作者 许泽建 李玉龙 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第1期123-126,共4页
对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟。前者裂纹面与载荷作用方向的夹角取15°~90°之间的6种情况,后者按纯Ⅰ型和纯Ⅱ型两种方式进行加载。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的... 对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟。前者裂纹面与载荷作用方向的夹角取15°~90°之间的6种情况,后者按纯Ⅰ型和纯Ⅱ型两种方式进行加载。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程,并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明:中心穿透裂纹板试样在15°和90°两种情况下KⅡ(t)和KⅠ(t)分剐占主导成分;45°时KⅠ(t)和KⅡ(t)基本相同;随着裂纹面与载荷夹角的增加KⅠ(t)呈增加趋势而KⅡ(t)呈先增加后减小趋势。三点弯曲试样按纯Ⅰ型加载时KⅡ(t)基本为零,按纯Ⅱ型加栽时KⅠ(t)幅值随时间而增加。 展开更多
关键词 复合型裂纹 动态应力强度因子 复合比KⅡ/KⅠ
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ANSYS在计算三维动态应力强度因子中的应用 被引量:5
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作者 周伟江 王生楠 《科学技术与工程》 2007年第9期1844-1846,1853,共4页
三维裂纹在动态断裂力学中由于其数学和物理上的复杂性,求解其动态应力强度因子受到一定的限制。文中主要介绍了利用有限元分析软件ANSYS来求解三维动态应力强度因子,并对结果的精确性进行了一定的验证。
关键词 动态应力强度因子 ANSYA 三维裂纹
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冲击载荷作用下动态应力强度因子的迭加积分法 被引量:5
9
作者 戴峰 王启智 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期89-95,i009,共8页
介绍利用线性时不变系统求响应的迭加积分法(杜阿美尔积分)求解带裂纹构件的线弹性动态应力强度因子。即先求出结构的单位冲激响应,再与载荷做卷积求得总的响应;或者先计算出单位阶跃响应,再与载荷的微分做卷积来求得总的响应。理论和... 介绍利用线性时不变系统求响应的迭加积分法(杜阿美尔积分)求解带裂纹构件的线弹性动态应力强度因子。即先求出结构的单位冲激响应,再与载荷做卷积求得总的响应;或者先计算出单位阶跃响应,再与载荷的微分做卷积来求得总的响应。理论和计算都证明了这两种迭加积分法的精度。在动态起裂韧度测试实验中,特别是用实验-数值法要处理同一组试样的大量实验数据,应用迭加积分法可以有效的避免数值求解的重复计算,减少计算量。 展开更多
关键词 动态应力强度因子 积分法 冲击载荷作用 迭加 线性时不变系统 单位冲激响应 单位阶跃响应 测试实验 起裂韧度 实验数据 重复计算 数值求解 线弹性 数值法 计算量 卷积 裂纹 微分 试样
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动态荷载作用下裂尖DSIFs分析的广义参数Williams单元
10
作者 李朝阳 徐华 邓鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第26期11019-11028,共10页
工程结构裂纹在动态荷载作用下容易迅速扩展,导致结构发生低应力脆断破坏,严重影响结构的安全和正常使用。在广义参数有限元法分析框架下,建立动态荷载作用下裂尖动态应力强度因子(dynamic stress intensity factors,DSIFs)分析的Willi... 工程结构裂纹在动态荷载作用下容易迅速扩展,导致结构发生低应力脆断破坏,严重影响结构的安全和正常使用。在广义参数有限元法分析框架下,建立动态荷载作用下裂尖动态应力强度因子(dynamic stress intensity factors,DSIFs)分析的Williams宏单元(W单元)。假定奇异区径向子单元各节点位移近似满足刚体转动理论,进而推导建立奇异区单元荷载向量近似求解式。利用Newmark积分为无条件稳定隐式算法的优势,求解模型的整体控制方程,并由相应的广义参数求解裂尖DSIFs。结合算例分析了W单元关键参数对裂尖DSIFs的影响,研究表明,当W单元的径向离散比例因子为0.95、径向离散单元数为400、级数项数为12时,W单元具有较高的计算精度。 展开更多
关键词 动态荷载 动态应力强度因子 Williams单元 广义参数 Newmark积分法
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不同距离应变片测定Ⅰ型动态应力强度因子对比试验研究
11
作者 李清 于强 +2 位作者 徐文龙 田秋实 王晓东 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3348-3355,共8页
基于线弹性断裂力学理论,采用应变片法开展了冲击动荷载作用下的三点弯曲试验,探讨距扩展裂纹不同距离的应变片测定Ⅰ型应力强度因子的差异。当应变片与扩展裂纹成特定锐角和钝角时,采用与裂纹扩展速度和应变片的位置相关的二项式表征... 基于线弹性断裂力学理论,采用应变片法开展了冲击动荷载作用下的三点弯曲试验,探讨距扩展裂纹不同距离的应变片测定Ⅰ型应力强度因子的差异。当应变片与扩展裂纹成特定锐角和钝角时,采用与裂纹扩展速度和应变片的位置相关的二项式表征裂纹尖端附近应变场,并结合理论解析和试验实测的应变与裂纹扩展时间曲线,推导得到了应力强度因子计算公式。同时,采用动焦散线试验对比分析应变片法测定的动态应力强度因子值。结果表明,应变片在裂纹尖端附近合理区域内,测定的裂纹尖端动态应力强度因子值与动焦散线试验结果吻合较好;明确了不同距离对测定Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响,随着应变片粘贴距离变大,测定的动态应力强度因子值与动焦散线法相差增大。研究结果为进一步应用应变片法研究岩石类材料的断裂性能提供了试验基础。 展开更多
关键词 岩石力学 不同距离的应变片 Ⅰ型裂纹 动态应力强度因子
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基于直齿轮动态传递误差和应力强度因子响应的实验研究
12
作者 吴峥强 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第8期84-89,共6页
介绍了一种齿轮动态传动误差测量装置,提出未经修正和修正的直齿圆柱齿轮的动态应力强度因子和动态传动误差的测量方法。通过实验研究,对同一齿轮采集的应力强度因子和动态传动误差数据进行分析,并探明它们之间的关系。
关键词 直齿轮 耐久性 动态应力强度因子 动态传递误差
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高温超导体中磁通粘性流动对动态应力强度因子的影响
13
作者 赵玉峰 张淼 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期168-172,共5页
建立一个简易的高温超导材料模型,将含有中心裂纹的超导圆柱置于下降的外磁场中.采用平面应变理论等方法,计算出超导圆柱中的洛伦兹力随时间的变化关系,采用ABAQUES有限元分析的方法,求解出随时间变化的动态应力强度因子.通过改变磁通... 建立一个简易的高温超导材料模型,将含有中心裂纹的超导圆柱置于下降的外磁场中.采用平面应变理论等方法,计算出超导圆柱中的洛伦兹力随时间的变化关系,采用ABAQUES有限元分析的方法,求解出随时间变化的动态应力强度因子.通过改变磁通粘滞流动速度、裂纹的长度和外加最大磁场,得到动态应力强度因子在不同条件下的变化过程.结果表明:磁通粘滞流动的存在改变了超导圆柱俘获磁场的分布,显著的增大了超导圆柱动态应力强度因子的峰值,提高了动态应力强度因子上升的速率.在对高温超导体各方面的研究中,磁通粘滞流动是不应该忽略的. 展开更多
关键词 动态应力强度因子 磁通粘滞流动 高温超导体
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应变片位置对动态应力强度因子求解的影响
14
作者 邹广平 谌赫 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1772-1778,共7页
为了研究应变片法在求解动态应力强度因子过程中随机误差的影响,提高求解精度,本文采用ABAQUS软件对Hopkinson拉杆加载改进的紧凑拉伸(MCTS)试样进行了数值模拟。通过对比应力强度因子渐近解与数值解之间的差异,探讨了应变片粘贴位置对... 为了研究应变片法在求解动态应力强度因子过程中随机误差的影响,提高求解精度,本文采用ABAQUS软件对Hopkinson拉杆加载改进的紧凑拉伸(MCTS)试样进行了数值模拟。通过对比应力强度因子渐近解与数值解之间的差异,探讨了应变片粘贴位置对动态应力强度因子求解精度的影响。结果表明,系数矩阵条件数取决于应变片位置。对于某些特定位置系数矩阵条件数可能超过500,此时应变片信号的微小随机误差会引起解的极大变化;而大部分位置系数矩阵条件数小于2,随机误差的影响不显著。此外,渐近解并非完全符合应力波加载下裂尖应变场的分布,在特定方向上2者存在30%左右的相对误差。本文的结论可以为应变片法测试材料动态断裂韧性提供依据与参考。 展开更多
关键词 应变片法 动态应力强度因子 系数矩阵条件数 改进的紧凑拉伸试样 Hopkinson拉杆 渐近解 误差分析 数值仿真
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用时域边界元法分析半圆表面裂纹的动态应力强度因子 被引量:7
15
作者 钟明 张永元 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第11期1211-1216,共6页
发展了时域边界元法在分析三维裂纹的动态应力强度因子 (DSIF)方面的应用 ,采用了等参单元及其奇性元很好地模拟了三维裂纹应力场奇异性 ,首次用时域边界元法位移方程计算了半圆表面裂纹的DSIF· 提出并讨论了时间步长的选取方案&#... 发展了时域边界元法在分析三维裂纹的动态应力强度因子 (DSIF)方面的应用 ,采用了等参单元及其奇性元很好地模拟了三维裂纹应力场奇异性 ,首次用时域边界元法位移方程计算了半圆表面裂纹的DSIF· 提出并讨论了时间步长的选取方案· 自编了时域边界元法动态分析程序 。 展开更多
关键词 时域边界元法 三维动态断裂问题 动态应力强度因子 半圆表面裂纹 瞬态分析 断裂力学
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凹槽梁试样的动态应力强度因子 被引量:2
16
作者 姜风春 刘瑞堂 刘殿魁 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期52-57,共6页
对凹槽梁试样动态应力强度因子现有的几种计算方法进行了分析对比。在此基础上,考虑冲击速度、试样的转动惯性和剪切变形对动态应力强度因子的影响。
关键词 凹槽梁试样 动态应力强度因子 转动惯性 材料
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基于拉格朗日反分析法的砂岩动态力学特性
17
作者 张子健 陈骏 +3 位作者 朱锐 余浩然 李冉鑫 张渊通 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期24-36,共13页
为深入研究深部地层中砂岩在冲击荷载作用下的动态力学特性,建立了一种改进的霍普金森压杆实验系统,对灰砂岩长杆试件开展了不同加载速率的动态压缩实验,并结合高速数字图像相关技术(DIC)监测试件表面位移场和应变场的演化过程,探讨了... 为深入研究深部地层中砂岩在冲击荷载作用下的动态力学特性,建立了一种改进的霍普金森压杆实验系统,对灰砂岩长杆试件开展了不同加载速率的动态压缩实验,并结合高速数字图像相关技术(DIC)监测试件表面位移场和应变场的演化过程,探讨了灰砂岩在近场冲击加载下的拉伸破坏的规律。从DIC分析得到的位移场中提取出不同质点位移时程曲线,进行了拉格朗日反分析算法计算,获得了灰砂岩材料的全场应力-应变规律。结果表明:灰砂岩长杆试件以拉伸破坏为主,且出现了近加载端破碎、远离加载端层裂的现象;灰砂岩长杆试件的动态抗压强度因子随应变率增大而增大,有明显的应变率效应;随着加载速率升高,各测点应力峰值与应变峰值均呈增大趋势;在同一加载速率下,灰砂岩长杆的应力-应变曲线呈现出近端测点曲线包络远端测点曲线的现象。 展开更多
关键词 动态力学特性 数字图像相关法 拉格朗日反分析 砂岩 动态强度增强因子
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钢纤维混凝土的高温动态强度特性 被引量:17
18
作者 金凤杰 许金余 +1 位作者 范飞林 苏灏扬 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期683-686,共4页
本文采用自主研制的高温SHPB试验系统,对高温条件下钢纤维混凝土(SFRC)的动态压缩强度进行了试验研究。结果表明:高温下SFRC的动态抗压强度同时存在加载速率强化效应和温度强弱化效应。加载速率越大,SFRC的动态抗压强度越高;200℃以前,... 本文采用自主研制的高温SHPB试验系统,对高温条件下钢纤维混凝土(SFRC)的动态压缩强度进行了试验研究。结果表明:高温下SFRC的动态抗压强度同时存在加载速率强化效应和温度强弱化效应。加载速率越大,SFRC的动态抗压强度越高;200℃以前,以温度强化效应为主,200℃以后则以温度弱化效应为主,400℃后低于常温下的动态抗压强度,600℃后低于常温下的静压强度,到800℃时强度已变得很小。钢纤维的加入可以显著提高混凝土在不同温度和加载速率下的动态抗压强度,且纤维掺量越大,相应增加幅度越高;当纤维体积掺量为1.0%时,SFRC的动态抗压强度增长因子高于素混凝土。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 高温 动态强度 加载速率 动态强度增长因子
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动载下裂纹应力强度因子计算的数值流形元法 被引量:16
19
作者 杨永涛 徐栋栋 郑宏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期730-738,共9页
相较于传统有限元,数值流形方法(numericalmanifoldmethod,NMM)的一个显著优点是在处理裂纹问题时网格无需与裂纹重合,这就方便了岩体破坏过程的模拟.基于包含裂尖增强函数的NMM,采用Newmark隐式动力学算法进行时间积分,重点研究了动力... 相较于传统有限元,数值流形方法(numericalmanifoldmethod,NMM)的一个显著优点是在处理裂纹问题时网格无需与裂纹重合,这就方便了岩体破坏过程的模拟.基于包含裂尖增强函数的NMM,采用Newmark隐式动力学算法进行时间积分,重点研究了动力载荷条件下裂纹动态应力强度因子(dynamicstressintensityfactor,DSIF)的求解方法.针对典型的线弹性动力裂纹问题,给出了NMM的数值算例.结果表明NMM能够准确计算动载荷条件下裂纹的DSIF,并且具有较好的收敛性. 展开更多
关键词 数值流形法 动态应力强度因子 交互积分 Newmark时间积分 裂纹
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剪切载荷作用下含损伤胶接材料界面动应力强度因子的研究 被引量:3
20
作者 蔡艳红 陈浩然 +2 位作者 唐立强 闫澄 江莞 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第11期1376-1386,共11页
主要针对剪切载荷作用下,胶接材料接合区域界面裂纹尖端动态应力强度因子进行了分析,其中考虑了裂尖区域的损伤.通过积分变换,引入位错密度函数,奇异积分方程被简化为代数方程,并采用配点法求解;最后经过Laplace逆变换,得到动态应力强... 主要针对剪切载荷作用下,胶接材料接合区域界面裂纹尖端动态应力强度因子进行了分析,其中考虑了裂尖区域的损伤.通过积分变换,引入位错密度函数,奇异积分方程被简化为代数方程,并采用配点法求解;最后经过Laplace逆变换,得到动态应力强度因子的时间响应.Ⅱ型动应力强度因子随着黏弹性胶层的剪切松弛参量、弹性基底的剪切模量和Poisson比的增加而增大;随膨胀松弛参量的增加而减小.损伤屏蔽发生在裂纹扩展的起始阶段.裂纹尖端的奇异性指数(-0.5)是与材料参数、损伤程度和时间无关的,而振荡指数由黏弹性材料参数控制. 展开更多
关键词 动态应力强度因子 界面裂纹 胶接材料 损伤 奇异积分方程
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