简化脆性断裂裂尖模型及复合型断裂判据 被引量：12

1

作者 杨新辉 栾茂田 +2 位作者 杨庆 叶祥记 樊成 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期712-716,共5页

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖... 通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖处应力场分析,提出了径向平面最大应力(M SRP)准则,认为在脆性断裂过程中,断裂方向由裂尖处径向平面上的最大应力所决定.分别针对I型、II型及I-II复合型荷载模式提出了裂纹断裂判断准则和开裂方向预测模型.通过推导得到了复合型荷载作用下严密完整的脆性断裂判据与裂纹开裂方向角的解析表达式,与有关脆性断裂试验结果进行的对比验证了所提出的模型及理论解的合理性. 展开更多

关键词 脆性断裂机理 裂尖断裂模型 应力强度因子 断裂韧度 断裂判据 荷载模式 断裂类型

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考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据 被引量：11

2

作者 栾茂田 杨新辉 +2 位作者 杨庆 樊成 叶祥记 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1647-1652,共6页

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过... 通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响,将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此,针对复合型载荷模式,提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析,以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。 展开更多

关键词 脆性断裂机理 断裂判据 裂尖模型 应力强度因子 最大Mises应力 复合型载荷 裂纹开裂角

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一种XFEM断裂分析的裂尖单元新型改进函数 被引量：15

3

作者 江守燕 杜成斌 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期134-138,共5页

提出了一种适用于裂尖改进单元的新型改进函数,基于三角变换的方法,保留裂纹尖端场的应力奇异性和裂纹上、下表面的位移不连续性,将常规扩展有限元法裂尖改进单元的4项改进函数缩减为2项,裂尖改进单元的结点由常规的8个改进自由度减少为... 提出了一种适用于裂尖改进单元的新型改进函数,基于三角变换的方法,保留裂纹尖端场的应力奇异性和裂纹上、下表面的位移不连续性,将常规扩展有限元法裂尖改进单元的4项改进函数缩减为2项,裂尖改进单元的结点由常规的8个改进自由度减少为4个.采用2个正交的水平集函数表征材料内部裂纹面,详细阐述了改进单元类型的判别方法,给出一种改进单元的分区域积分方案.最后,若干断裂力学问题经典算例的数值计算结果表明:建议的裂尖改进函数具有较高的数值精度,该方法是十分有效的. 展开更多

关键词 扩展有限元法 裂尖改进函数 水平集法 裂纹 断裂分析 应力强度因子

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水力压裂中多裂缝间相互干扰力学分析 被引量：12

4

作者 杨丽娜 陈勉 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期43-45,共3页

将复变函数理论与位错理论相结合 ,在考虑了裂缝表面有流体压力作用且裂缝间存在相互干扰的情况下 ,建立了无限大介质中裂尖应力强度因子的数学模型 ,利用该模型可对水力压裂中多裂缝间的相互干扰进行力学分析。假设裂缝沿着垂直于局部... 将复变函数理论与位错理论相结合 ,在考虑了裂缝表面有流体压力作用且裂缝间存在相互干扰的情况下 ,建立了无限大介质中裂尖应力强度因子的数学模型 ,利用该模型可对水力压裂中多裂缝间的相互干扰进行力学分析。假设裂缝沿着垂直于局部最大周向拉应力方向扩展 ,应用数值方法对所建立的数学模型求解 ,得到裂尖的应力强度因子及转角。数值计算结果表明 ,裂缝间存在相互干扰时所产生的剪切应力强度因子远远小于法向应力强度因子。当两个裂缝尖端垂向距离为零时 ,法向应力强度因子达到最大值。两个裂缝尖端没交叠之前裂缝基本沿着轴线扩展 ;当尖端交叠面积较小时 ,两裂尖偏离自己的轴线向避开对方的方向扩展 ;当尖端交叠面积较大时 ,两裂缝向靠拢对方的方向扩展 。 展开更多

关键词 三次采油 水力压裂 裂缝 裂尖 应力强度因子 叠加 裂缝扩张 数学模型

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基于SBFEM计算劈拉试件裂纹尖端高阶奇异参数 被引量：3

5

作者 刘钧玉 徐凤琳 宁宝宽 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2014年第3期347-354,共8页

比例边界有限元法是一种具有半解析性质的数值计算方法,径向位移和应力具有解析的性质,不需要特殊处理裂纹尖端,可以根据定义直接计算应力强度因子以及高阶奇异参数.为此基于比例边界有限元法计算了两种不同荷载作用下三种不同尺寸劈拉... 比例边界有限元法是一种具有半解析性质的数值计算方法,径向位移和应力具有解析的性质,不需要特殊处理裂纹尖端,可以根据定义直接计算应力强度因子以及高阶奇异参数.为此基于比例边界有限元法计算了两种不同荷载作用下三种不同尺寸劈拉试件的奇异应力场,提取了T应力、高阶奇异参数以及应力强度因子.通过典型例题验证了SBFEM的有效性及其精度.数值计算结果表明,比例边界有限元法在计算应力强度因子、T应力和高阶奇异参数时是有效的,且具有较高的精度;联合子结构法(超单元)可以计算复杂形状问题的裂纹尖端奇异场.此外,T应力和高阶奇异参数可以作为进一步研究大体积混凝土材料和结构断裂性能的依据. 展开更多

关键词 应力强度因子 比例边界有限元法 T应力 高阶奇异参数 劈拉试件 裂纹尖端渐近场 应力奇异性 断裂力学

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双参数模型法研究早龄期混凝土的断裂性能 被引量：3

6

作者 金南国 金贤玉 沈毅 《混凝土》 CAS CSCD 2004年第8期6-10,共5页

本试验采用了RILEM推荐的"双参数模型"(TPM)(RILEM Technical Committee 89-FMT)研究了早龄期混凝土的临界应力集中因子KICs和临界裂缝尖端开口位移CTOD这两个断裂参数。试验同时采用普通混凝土和高强混凝土作为试验对象,取4... 本试验采用了RILEM推荐的"双参数模型"(TPM)(RILEM Technical Committee 89-FMT)研究了早龄期混凝土的临界应力集中因子KICs和临界裂缝尖端开口位移CTOD这两个断裂参数。试验同时采用普通混凝土和高强混凝土作为试验对象,取4根同一龄期的混凝土用于试验。试验龄期为12小时,1天,2天,3天,7天和28天。试验结果表明两参数值随水化的进行增大,相对于成熟混凝土来说,早龄期混凝土的这两个参数值比较低;在同一龄期,高强混凝生的这两个参数值要比普通混凝土的对应值高;从试验中还可以看出混凝土的断裂参数与强度有相类似的发展规律,可以作为材料的性能指标,用于表征混凝土的阻裂能力。 展开更多

关键词 双参数模型 早龄期混凝土 临界应力集中因子 临界裂缝尖端开口位移 断裂参数

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飞行器MSD结构剩余强度可靠性分析研究 被引量：3

7

作者 薛小锋 郑香伟 +1 位作者 李咪咪 冯蕴雯 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期195-200,共6页

飞行器结构的多裂纹是导致结构可靠性降低和破坏的主要原因,在考虑结构多裂纹之间相互影响的基础上对飞行器多裂纹结构进行剩余强度可靠性研究,并探寻影响剩余强度及其可靠性的主要原因。首先通过建立断裂力学有限元模型对飞行器典型MSD... 飞行器结构的多裂纹是导致结构可靠性降低和破坏的主要原因,在考虑结构多裂纹之间相互影响的基础上对飞行器多裂纹结构进行剩余强度可靠性研究,并探寻影响剩余强度及其可靠性的主要原因。首先通过建立断裂力学有限元模型对飞行器典型MSD(Multiple-Site Damage)壁板结构进行确定性的剩余强度计算;接着在剩余强度和载荷分别服从Weibull分布和正态分布的基础上,建立了MSD壁板的剩余强度可靠性模型;最后通过数值积分对一组2024-T3 MSD壁板进行了剩余强度及其失效概率计算。对比结果显示采用该方法得到的计算结果与试验得到的结构失效概率基本一致。该方法考虑了裂纹间的相互影响、裂纹扩展阻力曲线、剩余强度和载荷的概率分布等方面的因素,可为研究飞行器结构多裂纹现象提供一定的支持。 展开更多

关键词 MSD壁板 有限元 剩余强度 分布 可靠性模型

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沥青路面温缩裂缝的应力强度因子分析 被引量：8

8

作者 谭智军 《科学技术与工程》 2004年第10期884-886,共3页

通过有限元对沥青面层温缩裂缝尖端的应力强度因子进行分析,结果表明,在连续降温条件下,影响沥青面层内温缩裂缝应力强度因子的主要因素为初始温度和降温幅度。

关键词 应力强度因子 温度裂缝 裂纹尖端

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梯度功能材料的裂纹问题

9

作者 赵军 邓建新 +2 位作者 艾兴 张建华 栾芝云 《陶瓷学报》 CAS 1999年第3期131-136,共6页

从断裂力学的角度，阐述了有关梯度功能材料裂纹问题的基本概念。系统归纳和总结了梯度功能材料的裂纹模型，着重讨论了裂纹尖端应力场和应力强度因子及其影响因素，并对梯度功能材料裂纹的研究发展前景提出了一些建议。

关键词 梯度功能材料 断裂 应力 强度 裂纹

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热应力下功能梯度条共线裂纹断裂问题分析

10

作者 潘海珠 宋天舒 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期201-206,229,共7页

为了探讨温度变化对含裂纹的功能梯度材料(FGM)的影响,本文研究了含有两个共线裂纹的功能梯度条的I-型热应力断裂问题。对于稳态热应力下的功能梯度条应用分层方法进行分析,使得不同函数形式表示热机械属性变化下的断裂力学问题能够得... 为了探讨温度变化对含裂纹的功能梯度材料(FGM)的影响,本文研究了含有两个共线裂纹的功能梯度条的I-型热应力断裂问题。对于稳态热应力下的功能梯度条应用分层方法进行分析,使得不同函数形式表示热机械属性变化下的断裂力学问题能够得到解析解。应用Lobatto-Chebyshev数值方法求得两个裂纹裂尖的热应力强度因子(TSIF)。通过一些算例研究材料热力属性、功能梯度条自由表面温度变化及裂纹几何参数变化对TSIF的影响,特别是对两裂纹间交互对热应力强度因子的影响进行了探讨。结果表明:用不同函数形式描述热机械属性对含有两个裂纹的功能梯度条TSIF有显著影响,该结果可为设计极端温度条件下使用的FGM提供参考。 展开更多

关键词 断裂分析 功能梯度材料 热机械属性 共线裂纹 热应力强度因子

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不同加载速率Ⅰ型预制裂纹花岗岩断裂特征研究 被引量：25

11

作者 宋义敏 邢同振 +2 位作者 吕祥锋 赵泽鑫 邓琳琳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4369-4376,4384,共9页

以CCD相机配合高速相机搭建试验变形观测系统,开展不同加载速率下含I型预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验。利用数字散斑相关方法对试验过程采集的数字散斑图像进行分析,对不同加载速率作用下含I型预制裂纹花岗岩试件裂纹扩展过程中的变... 以CCD相机配合高速相机搭建试验变形观测系统,开展不同加载速率下含I型预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验。利用数字散斑相关方法对试验过程采集的数字散斑图像进行分析,对不同加载速率作用下含I型预制裂纹花岗岩试件裂纹扩展过程中的变形演化特征、裂纹扩展速率、裂纹尖端张开位移、裂纹张开角以及初始断裂应力强度因子进行研究,研究结果表明:(1)花岗岩试件初始裂纹扩展速率随着加载速率的增加总体呈线性增加趋势;最大扩展速率随着加载速率增加呈现先较快增加后缓慢增加的变化趋势。(2)不同加载速率作用下,花岗岩试件预制裂纹尖端张开位移均呈现非线性缓慢增长-迅速增长-线性增长的变形趋势,且线性增长阶段曲线斜率随着加载速率的增加而增大。(3)随着加载速率的增加,花岗岩试件初始裂纹张开角先逐渐减小后稳定在0.1^。~0.13^。。(4)随着加载速率的增加,花岗岩试件初始断裂应力强度因子呈指数增长。 展开更多

关键词 数字散斑相关方法 岩石断裂 裂尖张开位移 应力强度因子 裂纹扩展速率 裂纹张开角

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裂纹尖端场弹塑性分析的加权残数法及塑性应力强度因子的计算

12

作者 张宁生 赵学仁 薛大为 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1991年第12期1055-1066,共12页

本文以幂强化材料,平面应变情形为例,系统地提出了裂纹尖端场弹塑性分析的加权残数法,并根据此法,得出了裂纹尖端场的解析式弹塑性近似解.在此基础上.对整个裂纹区域,构造了弹塑性解叠加非线性有限元计算塑性应力强度因子的方法,从而为... 本文以幂强化材料,平面应变情形为例,系统地提出了裂纹尖端场弹塑性分析的加权残数法,并根据此法,得出了裂纹尖端场的解析式弹塑性近似解.在此基础上.对整个裂纹区域,构造了弹塑性解叠加非线性有限元计算塑性应力强度因子的方法,从而为裂纹尖端场和整个裂纹体的分析和计算,提供了一个方法. 展开更多

关键词 裂纹尖端场 断裂力学 应力强度因子

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T应力对扩展裂纹尖端塑性区域形状的影响 被引量：4

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作者 段国胜 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第5期65-71,共7页

根据Williams级数解,裂纹尖端应力场由Ⅰ-Ⅱ复合型应力强度因子及T应力共同控制。将裂纹尖端应力分量代入Von Mises屈服准则,建立裂纹尖端塑性扩展区模型。基于该模型获得了在不同Ⅰ-Ⅱ复合比断裂情况下裂纹尖端塑性扩展区形状随T应力... 根据Williams级数解,裂纹尖端应力场由Ⅰ-Ⅱ复合型应力强度因子及T应力共同控制。将裂纹尖端应力分量代入Von Mises屈服准则,建立裂纹尖端塑性扩展区模型。基于该模型获得了在不同Ⅰ-Ⅱ复合比断裂情况下裂纹尖端塑性扩展区形状随T应力的变化规律,并对Ⅰ型和Ⅱ型断裂在复合型裂纹断裂所占的比例、T应力大小及泊松比对塑性区域形状的影响进行了讨论。研究结果表明:正的T应力引起裂纹断裂角θ0减小,加剧裂纹扩展;负的T应力导致裂纹断裂角θ0增大,并抑制裂纹扩展;T应力为0或纯Ⅰ型裂纹尖端塑性区存在对称轴,存在T应力后,塑性区域呈不对称分布,T应力绝对值越大,塑性区域面积越大,T应力对裂纹尖端塑性区形状及尺寸大小均有很大影响。此外,不同Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,塑性区域面积均随泊松比的增大而减小。塑性区变化的观测结果对进一步分析加载条件下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹工程结构缺陷的疲劳和断裂具有重要意义。 展开更多

关键词 裂纹尖端塑性区 复合型断裂 T应力 应力强度因子 泊松比

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