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界面裂纹扩展与分叉对ECC-混凝土叠层修补体系的影响

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中国公路学报 2013年第1期26卷 44-50页

作者：俞家欢牛宏包龙生丁鑫贾连光沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 沈阳市斯帝恩化学纤维有限公司辽宁沈阳110015

采用超强韧性聚丙烯、聚乙烯醇纤维混凝土进行叠层修补体系的理论分析和试验研究。利用材料的韧性及断裂力学中能量释放率的关系对界面裂纹扩展与分叉的发生准则进行解释,描述在工程水泥基复合材料(ECC)修补试验中观察到的界面裂纹扩展... 详细信息

采用超强韧性聚丙烯、聚乙烯醇纤维混凝土进行叠层修补体系的理论分析和试验研究。利用材料的韧性及断裂力学中能量释放率的关系对界面裂纹扩展与分叉的发生准则进行解释,描述在工程水泥基复合材料(ECC)修补试验中观察到的界面裂纹扩展和分叉裂纹的独有捕获过程及其产生机理。结果表明:超强韧性纤维混凝土叠层修补体系的承载能力和延性相对于传统混凝土修补体系有明显改善;不同于传统的脱层失效模式或剥落失效模式,当超强韧性聚丙烯纤维混凝土作为叠层修补材料时会产生独特的多重裂纹破坏模式,该特征使其成为路面工程所需要的具有优良耐久性的理想修补材料。

关键词：道路工程工程水泥基复合材料试验研究叠层修补界面裂纹扩展与分叉捕获机理

界面裂纹的Cell-Based光滑有限元法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第6期43卷 34-39页

作者：周立明孟广伟李锋吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

为提高求解含界面裂纹结构断裂参数的精度,基于界面断裂力学和Cell-Based光滑有限元法,提出了求解双材料界面裂纹断裂参数的Cell-Based光滑有限元法,给出了求解应力强度因子的光滑子域交互积分法,对含中心界面裂纹双材料无限板进行了模... 详细信息

为提高求解含界面裂纹结构断裂参数的精度,基于界面断裂力学和Cell-Based光滑有限元法,提出了求解双材料界面裂纹断裂参数的Cell-Based光滑有限元法,给出了求解应力强度因子的光滑子域交互积分法,对含中心界面裂纹双材料无限板进行了模拟,并与FEM计算结果和解析解进行了对比,讨论了光滑子元数和单元个数与正则应力强度因子的关系及其收敛性.数值算例结果表明该方法具有很好的收敛性和精度,可为研究人员和工程师设计制造多层材料提供必要参考.

关键词：光滑有限元法界面裂纹应力强度因子交互积分

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界面裂纹萌生与扩展的分子动力学模拟

力学学报 2007年第4期39卷 571-576页

作者：尚福林北村隆行西安交通大学航天航空学院工程力学系/强度与振动教育部重点实验室西安710049 京都大学大学院工学研究科机械理工学专攻

运用分子动力学模拟方法研究了裂纹在界面端处萌生与沿界面扩展的临界条件．模拟考虑了一双相材料的3种模型,即构成90°/90°和90°/°夹角的两个界面端和一个界面裂纹．模拟采用了包含原子区域与连续区域的并发型多尺度模型,即在界面... 详细信息

运用分子动力学模拟方法研究了裂纹在界面端处萌生与沿界面扩展的临界条件．模拟考虑了一双相材料的3种模型,即构成90°/90°和90°/°夹角的两个界面端和一个界面裂纹．模拟采用了包含原子区域与连续区域的并发型多尺度模型,即在界面端尖端和裂纹尖端附近采用分子动力学(MD)方法,MD区域之外则按照线弹性有限元方法分析．结果表明,在断裂启动时刻,3个模型沿界面的最大应力均达到界面理想强度;而且,其界面能恰好足以克服界面材料的本征内聚能．因此,界面端裂纹萌生与沿界面扩展的断裂条件可以通过界面理想强度和内聚能联系起来．并基于模拟计算结果提出了界面断裂启动的统一准则．

关键词：断裂界面裂纹界面端分子动力学模拟

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界面裂纹问题中的通用权函数法

应用力学学报 2013年第2期30卷 173-178,299-300页

作者：李龙吴化平鲍雨梅卢炎麟柴国钟浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014

热载荷和机械载荷共同作用下复合材料中的裂纹扩展往往发生在界面处。传统求解热冲击及机械载荷共同作用下界面裂纹尖端的应力强度因子的数值方法(如有限元、边界元法等),计算工作量大、效率低。通用权函数与时间无关,运用通用权函数法... 详细信息

热载荷和机械载荷共同作用下复合材料中的裂纹扩展往往发生在界面处。传统求解热冲击及机械载荷共同作用下界面裂纹尖端的应力强度因子的数值方法(如有限元、边界元法等),计算工作量大、效率低。通用权函数与时间无关,运用通用权函数法可以免除对每个时刻的应力分析,计算效率可得到很大提高。本文将通用权函数法推广到求解热载荷和机械载荷共同作用下界面裂纹尖端的应力强度因子过渡过程的问题中,推导出求解平面双材料界面裂纹问题应力强度因子的通用权函数法计算格式。基于此格式,计算热载荷和机械载荷共同作用下界面裂纹尖端的应力强度因子。通过实例计算比较,表明此方法得到的结果可以达到与相互作用积分法相当的工程应用精度。最后,应用此方法研究了热障涂层受热冲击及表面力共同作用时裂纹长度以及涂层厚度对应力强度因子的影响。结果表明:在一定边界条件下,当热障涂层中存在边缘裂纹时,随着涂层厚度的增加,更容易导致裂纹的扩展和涂层的剥落。

关键词：界面裂纹通用权函数法应力强度因子有限元法

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加层压电条界面裂纹的稳态扩展

工程力学 2004年第4期21卷 112-117页

作者：冯文杰张会斌王丽群石家庄铁道学院力学与工程科学系河北石家庄050043 石家庄铁道学院土木工程系河北石家庄050043

研究当压电条同时与两个不同材料的弹性条粘接在一起,在反平面机械载荷及面内电载荷联合作用下,长度不变的有限Griffith 界面裂纹沿加层压电条界面以常速稳态扩展时裂尖的动态断裂问题。应用Fourier积分变换将问题化为以第二类Fredholm... 详细信息

研究当压电条同时与两个不同材料的弹性条粘接在一起,在反平面机械载荷及面内电载荷联合作用下,长度不变的有限Griffith 界面裂纹沿加层压电条界面以常速稳态扩展时裂尖的动态断裂问题。应用Fourier积分变换将问题化为以第二类Fredholm积分方程表示的对偶积分方程,导出了相应的动应力强度因子表达式。给出了动应力强度因子与裂纹传播速度、裂纹长度、压电条及弹性条厚度、电荷载大小及方向的关系曲线。研究结果对结构设计及结构失效的预防具有理论和应用价值。

关键词：动应力强度因子加层压电条稳态扩展界面裂纹反平面剪切

双相介质椭圆形孔洞及界面裂纹对SH波的散射

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华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第6期44卷 57-62页

作者：丁晓浩齐辉张洋杨军哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001 黑龙江省工程咨询评审中心黑龙江哈尔滨150001

采用复变函数法、格林法和保角映射法研究了双相介质半空间界面裂纹及其附近椭圆形孔洞对水平剪切(SH)波的散射,给出了椭圆形孔洞的动应力集中系数和界面裂纹尖端动应力强度因子的分布情况.首先,将理论模型沿垂直界面剖分为两个直角平... 详细信息

采用复变函数法、格林法和保角映射法研究了双相介质半空间界面裂纹及其附近椭圆形孔洞对水平剪切(SH)波的散射,给出了椭圆形孔洞的动应力集中系数和界面裂纹尖端动应力强度因子的分布情况.首先,将理论模型沿垂直界面剖分为两个直角平面模型,利用保角映射法和镜像叠加原理构造直角平面中平面波场及椭圆形孔洞产生的散射波场;其次,根据界面上的应力和位移连续性条件,利用界面契合技术和裂纹切割技术将两个直角平面契合成含有界面裂纹的双相介质半空间;最后,通过具体算例给出了不同参数条件下椭圆形孔洞的动应力集中系数及界面裂纹尖端的动应力强度因子的分布情况.结果表明:入射角度、入射波数、材料参数、裂纹长度等因素会对动应力集中系数及动应力强度因子的分布产生影响.

关键词：水平剪切(SH)波椭圆形孔洞界面裂纹保角映射动应力集中系数动应力强度因子

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应用半权函数法计算界面裂纹的应力强度因子

应用力学学报 2004年第1期21卷 44-49页

作者：马开平柳春图中国科学院力学研究所北京100080

应用半权函数法求解双材料界面裂纹的应力强度因子 ,得到以半权函数对参考位移与应力加权积分的形式表示的应力强度因子。针对特征值为复数λ的双材料界面裂纹裂尖应力和位移场 ,设置与之对应特征值为 -λ的位移函数 ,即半权函数。半权... 详细信息

应用半权函数法求解双材料界面裂纹的应力强度因子 ,得到以半权函数对参考位移与应力加权积分的形式表示的应力强度因子。针对特征值为复数λ的双材料界面裂纹裂尖应力和位移场 ,设置与之对应特征值为 -λ的位移函数 ,即半权函数。半权函数的应力函数满足平衡方程 ,应力应变关系 ,界面的连续条件以及在裂纹面上面力为 0 ;半权函数与裂纹体的几何尺寸无关 ,对边界条件没有要求。由功的互等定理得到应力强度因子KⅠ 和KⅡ 的积分形式表达式。本文计算了多种情况下界面裂纹应力强度因子的算例 ,与文献结果符合得很好。由于裂尖应力的振荡奇异性已经在积分中避免 ,只需考虑绕裂尖远场的任意路径上位移和应力。

关键词：半权函数法界面裂纹应力强度因子固体力学双材料界面裂纹位移场应力场

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双材料界面裂纹的加料有限元方法

国防科技大学学报 2015年第3期37卷 115-120页

作者：杨军辉雷勇军蒙上阳国防科技大学航天科学与工程学院中国人民解放军63961部队

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面... 详细信息

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。

关键词：双材料界面裂纹加料单元过渡单元应力强度因子

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压电双材料界面裂纹的强度因子分析

吉林大学学报（工学版） 2018年第2期48卷 500-506页

作者：孟广伟李荣佳王欣周立明顾帅吉林大学机械科学与工程学院长春130022

为满足实际工程中对求解压电双材料界面裂纹强度因子方法通用性和有效性的要求,基于压电界面断裂力学推导了压电双材料平面及反平面界面裂纹强度因子显示外推公式,通过力电耦合有限元模拟了裂纹尖端附近的位移场和电场,将裂纹尖端后面... 详细信息

为满足实际工程中对求解压电双材料界面裂纹强度因子方法通用性和有效性的要求,基于压电界面断裂力学推导了压电双材料平面及反平面界面裂纹强度因子显示外推公式,通过力电耦合有限元模拟了裂纹尖端附近的位移场和电场,将裂纹尖端后面的裂纹张开位移和电势跃变代入强度因子显示外推公式,求解压电双材料的界面裂纹强度因子。以含中心裂纹压电双材料板为例,对不同载荷、单元数和加密形式下的强度因子进行了讨论,并与解析解作了对比。数值算例结果表明,本文方法具有计算简单、精度高等优点。

关键词：信息处理技术力电耦合强度因子界面裂纹压电双材料