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裂纹深度和裂纹开口位移的关系

中国科技论文 2013年第5期8卷 449-451页

作者：周恒乐京霞董岩易欠黄浩武汉理工大学交通学院武汉430063

在工程应用中,疲劳裂纹的出现有时不可避免,研究裂纹深度d和名义裂纹开口位移NCOD(normalized crack opening displacement)之间的关系十分重要。从理论公式出发,发现了裂纹深度和裂纹开口位移之间的线性关系。通过实验对这一比例关系... 详细信息

在工程应用中,疲劳裂纹的出现有时不可避免,研究裂纹深度d和名义裂纹开口位移NCOD(normalized crack opening displacement)之间的关系十分重要。从理论公式出发,发现了裂纹深度和裂纹开口位移之间的线性关系。通过实验对这一比例关系进行了验证。利用有限元软件Ansys对6组不同的裂纹模型进行了仿真模拟。在实际问题中,用仿真或者实验的方法可以计算出裂纹深度和名义裂纹开口位移之间的比例因子α,利用这种线性关系可估算出构件上肉眼不易观察到的裂纹深度值。

关键词：断裂力学裂纹深度预测裂纹开口位移有限元计算 Ansys仿真

利用数字图像相关方法对功能梯度超高性能混凝土的裂纹扩展行为进行基础探究

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广东建材 2024年第11期 2-7页

作者：徐伟峰胡殷余旭东东莞市建设工程检测中心有限公司

本文采用数字图像相关法对功能梯度超高性能混凝土的力学性能和裂纹扩展进行了分析。改变纤维层厚度（0、25、50、75和100mm）以评估对功能梯度超高性能混凝土（FGUHPC）的影响。引入二次方程来评价FGUHPC的抗压强度。结果表明，当纤维... 详细信息

本文采用数字图像相关法对功能梯度超高性能混凝土的力学性能和裂纹扩展进行了分析。改变纤维层厚度（0、25、50、75和100mm）以评估对功能梯度超高性能混凝土（FGUHPC）的影响。引入二次方程来评价FGUHPC的抗压强度。结果表明，当纤维层厚度为75mm时，纤维对弯曲强度的贡献最大，强度增强因子（ξ）为1.139。FGUHPC的裂纹扩展分析显示，随着纤维层厚度的增加，裂纹扩展呈增加的曲线趋势。建立了跨中竖向位移与裂缝张开位移呈线性关系，比例因子为0.549。

关键词：功能梯度超高性能混凝土裂纹扩展分析数字图像相关法裂纹开口位移

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球扁钢疲劳裂纹扩展的实验及数值预报方法

船舶力学 2018年第7期22卷 873-881页

作者：党之凡乐京霞毛文刚中国舰船研究设计中心武汉430064 武汉理工大学交通学院武汉430063 查尔姆斯理工大学

球扁钢被广泛用于船舶和桥梁等钢结构,掌握其疲劳裂纹扩展规律对准确预报结构疲劳寿命有着重要的意义。该文基于表面裂纹名义开口位移(NCOD)的测量数据,对全尺寸船用球扁钢三维疲劳裂纹形状进行了预报;并利用二维Paris公式,采用有限元... 详细信息

球扁钢被广泛用于船舶和桥梁等钢结构,掌握其疲劳裂纹扩展规律对准确预报结构疲劳寿命有着重要的意义。该文基于表面裂纹名义开口位移(NCOD)的测量数据,对全尺寸船用球扁钢三维疲劳裂纹形状进行了预报;并利用二维Paris公式,采用有限元数值分析方法,对裂纹扩展过程进行了预报;最后通过船舶节点的疲劳试验,验证了该疲劳裂纹预报方法的可行性。文中提出的疲劳裂纹扩展预报方法可为球扁钢的失效判据提供参考依据。

关键词：球扁钢裂纹开口位移疲劳裂纹扩展疲劳试验

循环载荷作用下混凝土预制裂纹断裂特性试验研究

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煤矿安全 2019年第11期50卷 72-75页

作者：薛欣然刘辉中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221000 中国矿业大学深部岩土与地下工程国家重点实验室江苏徐州221000

以改造废弃巷道作为压缩空气储能系统,研究改造后巷道混凝土衬砌在循环拉应力作用下的稳定性o利用MTS-816岩石伺服试验系统对预制切口混凝土梁在循环载荷作用下的断裂特征进行了研究。首先,进行了单调加载条件下的三点弯曲试验,获得平... 详细信息

以改造废弃巷道作为压缩空气储能系统,研究改造后巷道混凝土衬砌在循环拉应力作用下的稳定性o利用MTS-816岩石伺服试验系统对预制切口混凝土梁在循环载荷作用下的断裂特征进行了研究。首先,进行了单调加载条件下的三点弯曲试验,获得平均破坏载荷和平均断裂韧度。然后,进行了循环载荷试验,并计算断裂韧度。研究表明:当上限载荷比为0.8,循环载荷作用下的峰值COD(裂纹开口位移)变化可分为减速扩展阶段、等速扩展阶段和加速扩展阶段;当上限载荷比小于0.8,循环载荷作用下的峰值COD经过减速扩展阶段和等速扩展阶段的发展后,进入停滞扩展阶段,COD不再增加,裂纹不再扩展;混凝土断裂韧度的衰减与循环载荷的上限载荷有关,当上限载荷比从0.6提高至0.8时,断裂韧度衰率从0.8%增加至12.7%,断裂韧度衰减显著,反之则不超过0.8%,基本无衰减。

关键词：压缩空气储能系统三点弯曲试验循环载荷断裂韧度裂纹开口位移混凝土

应用PVDF压电材料和有限元法估算结构表面裂纹深度

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应用PVDF压电材料和有限元法估算结构表面裂纹深度

作者：田志刚大连理工大学

学位级别：硕士

裂纹几何尺寸是在结构的抗疲劳设计、疲劳断裂力学分析、断裂判据和疲劳断裂控制中非常重要的依据。在作业环境下,迅速准确地确定结构中疲劳裂纹的几何尺寸具有重要意义。本文根据裂纹深度和裂纹开口位移与名义应变比值之间的简单比例... 详细信息

裂纹几何尺寸是在结构的抗疲劳设计、疲劳断裂力学分析、断裂判据和疲劳断裂控制中非常重要的依据。在作业环境下,迅速准确地确定结构中疲劳裂纹的几何尺寸具有重要意义。本文根据裂纹深度和裂纹开口位移与名义应变比值之间的简单比例系数关系,利用PVDF的压电特性和有限元法对结构表面裂纹的深度进行估算。无限大三维弹性体超奇异积分方程的解析解表明位移间断和裂纹深度之间存在简单的比例系数关系。本文首先考察了该解析解适用的有限大三维弹性体尺寸条件,通过有限元计算得到当三维弹性体各向尺寸大于等于裂纹尺寸的7倍时,可以应用无限大三维弹性体超奇异积分方程的解析解。通过引入表面影响系数,得到了半无限大三维弹性体表面裂纹开口位移与裂纹深度间的近似计算公式。论文通过算例验证了近似计算公式的适用性。平板结构是较为常见的工程结构之一。受到板宽、板厚等边界条件的影响,上述近似计算公式不再适用。论文对含表面裂纹的平板结构进行系列计算。计算中考虑了不同裂纹形状、不同裂纹深度和长度对该比例关系的影响。为消除载荷大小的影响,论文将裂纹开口位移与名义应变的比值作为一个特征参数进行讨论。计算结果表明开口位移和裂纹深度之间的比例系数关系没有本质变化。板宽、板厚等边界条件仅影响比例系数的大小。在实际应用中可以通过试算得到该系数。论文给出了确定比例系数的算法。本文通过有限元数值计算讨论了应用PVDF压电材料测量平板结构表面裂纹开口位移的可行性。计算表明在裂纹开口附近的结构变形主要由裂纹的存在引起,并且开口两侧小范围内存在一个“小应变”区域。该变形特点允许应用相对较大面积的PVDF压电薄膜测量裂纹开口位移。对PVDF压电薄膜来说,应变集中在开口上方很小的一个范围之内。据此,本文确定了实际测量的PVDF压电薄膜尺寸为1～6毫米,设计出测量开口位移与名义应变比值的电路,实现了应用PVDF压电薄膜测量开口位移与名义应变。最后,本文综合比例系数确定算法和开口位移测量方法,提出了一种简单实用的表面裂纹深度估算方法。在本文的研究工作中,实施了三个试验以验证相关方法的适用性。试验结果与真实值具有较好的一致性。特别地,对最大裂纹深度部分的估算具有较高的精度,表明本文提出的裂纹深度估算方法具有实际的工程意义。

关键词： PVDF压电薄膜有限元法裂纹开口位移名义应变裂纹深度