下载文档原格式
无限大板功能梯度材料裂纹尖端的应力场分析
郭璐;张雪霞;赵文彬
【期刊名称】《太原科技大学学报》
【年(卷),期】2022(43)3
【摘要】文章研究了无限大功能梯度材料(FGM)的反平面静态裂纹问题,针对反平
面静态裂纹问题,建立了任意偶数次的负指数幂函数模型。
基于任意偶数次的负指
数幂函数模型以及FGM裂纹问题静态理论,经过一系列的数学处理,将问题转化为
求解一组奇异积分方程组。
利用copson方法求解得到了裂纹尖端的应力强度因子。
在分析计算结果的基础上,综合讨论了梯度参数和不均匀系数对应力强度因子的影响。
【总页数】5页(P254-257)
【作者】郭璐;张雪霞;赵文彬
【作者单位】太原科技大学应用科学学院;晋中学院数学系
【正文语种】中文
【中图分类】O29;TB11
【相关文献】
1.功能梯度材料平面I型裂纹尖端应力场分析
2.功能梯度材料裂纹尖端动态应力场
3.功能梯度材料裂纹尖端的动态应力场
4.无限大板功能梯度材料反平面裂纹问题的研究
5.功能梯度材料受冲击载荷作用裂纹尖端应力场
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
焊接节点表面裂纹复合型应力强度因子的数值计算研究揭志羽;李亚东;卫星;杨光;罗平杰【摘要】With a cruciform welded joint taken as an example , the results of stress intensity factors of surface crack calculated by ABAQUS , FRANC3D and code formula were compared . The accuracy and efficiency of stress intensity factors calculated by FRANC3D were verified . In order to study the influencing factors of mixed-mode stress intensity factor of the surface crack of welded joint under complex stress fields from numeri-cal theory , models with different crack shape ratios and inclination angles of weld joints were built based on FRANC3D . The results showed that the intensity factors of modes Ⅰ and Ⅲ decreased and the intensity fac-tors of mode Ⅱ increased with the increase of weld inclination angles . When the weld inclination angles were 0° and 15° , the effects of mode Ⅱ and Ⅲ stress intensity factors of the deepest and surface points of surface crack can be ignored . The effects of the absolute values of modes Ⅱ and Ⅲ stress intensity factors on fatigue crack grow th were considered .%以十字形焊接节点为研究对象,比较ABAQUS、FRANC3D和规范公式计算表面裂纹应力强度因子的结果,验证FRANC3D计算应力强度因子的正确性和高效性.为从数值理论上研究复杂应力场下焊接节点表面裂纹复合型应力强度因子的影响因素,基于FRANC3D建立不同裂纹形状比和焊缝倾斜角度的计算模型.结果表明:随着焊缝倾斜角度的增大,Ⅰ型和Ⅲ型应力强度因子减小,Ⅱ型应力强度因子增大;当焊缝倾斜角度为0°和15°时,裂纹表面点和最深点同时可以忽略Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子的影响;应考虑Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子绝对值对疲劳裂纹扩展的影响.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】7页(P127-133)【关键词】焊接节点;复合型应力强度因子;相互作用积分法;裂纹形状比;焊缝倾斜角度【作者】揭志羽;李亚东;卫星;杨光;罗平杰【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U441.4;TG405焊接结构中普遍采用基于线弹性断裂力学的疲劳寿命评估方法，该方法中最主要的物理参量是应力强度因子，它决定了疲劳裂纹的扩展速率。
建筑结构学报（增刊1）Journal of Building Structures （Supplementary Issue 1）基金项目：国家自然科学基金项目（50909015，50978043），国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2007CB714107），中国博士后科学基金资助项目（20090461166）。
作者简介：陈健云（1968—），男，辽宁大连人，工学博士，教授。
E-mail ：eerd001@dlut．edu．cn 收稿日期：2010年3月混凝土仿真材料断裂韧度的试验研究及分析陈健云1，范书立2，白卫峰2，赵锦华2，王建涌2（1．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2．大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116024）摘要：在SANS 型电液伺服万能试验机上对35个长方体混凝土仿真材料试件以单调静态加载的方式进行了标准三点弯曲梁试验，来测定其断裂韧度。
在试验基础上，比较系统地研究了仿真混凝土断裂韧度随时间、挠度的变化规律以及与常态混凝土相应参数的对比。
结果表明：仿真混凝土的应力强度因子在未达到强度前随养护时间的增加而不断增大；仿真混凝土的断裂韧度随缝高比a /w 的增大而减小；在相同缝高比a /w 的条件下，断裂韧度和断裂时的最大挠度呈线性上升的变化趋势；在相同的条件下，与常态混凝土断裂韧度值相比，其参数值普遍偏低。
关键词：仿真混凝土；材料试验；断裂韧度；强度因子中图分类号：TU502．6TU317．1文献标志码：AExperimental study on fracture toughness ofemulation concrete materialCHEN Jianyun 1，FAN Shuli 2，BAI Weifeng 2，ZHAO Jinhua 2，WANG Jianyong 2（1．State Key Lab of Coastal and Offshore Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian 116024，China ；2．Faculty of Infrastructure Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian 116024，China ）Abstract ：The three-point bending beam tests of 35cuboids emulation concrete specimens under static uniaxial loading conditions are performed on the SANS electrofluid servo-universal machine to measure the fracture toughness．On the basis of experiments ，the relationships between the fracture toughness and cured age ，as well as bending deflections are studied systematically and compared with conventional concrete material．The results show that the stress intensify factor of the emulation concrete increases with the increase of the cured age ，while the fracture toughness of emulation concrete material tends to decrease with the increase of a /w ．With the same a /w ，the fracture toughness is a linear increasing function．Compared with conventional material ，the values of parameters for the emulation concrete materials are all lower under the same conditions．Keywords ：emulation concrete materials ；material testing ；fracture toughness ；stress intensity factor0引言随着数值分析技术的发展，越来越多的问题可以直接采用数值仿真分析的方法加以解决。
三维表面裂纹应力强度因子参数敏感性有限元分析赵慧;赵玮;宋磊;刘伟【期刊名称】《郑州航空工业管理学院学报》【年(卷),期】2024(42)3【摘要】三维表面裂纹是许多工程结构中普遍存在的一种缺陷,无论是在损伤容限设计或缺陷评估阶段,人们都要求对裂纹的应力强度因子进行精确的估计,这一参量对裂纹的预测和剩余疲劳寿命的估计起到至关重要的作用。
借助有限元软件Abaqus和断裂力学软件Franc3d建立三维半椭圆表面裂纹实体模型,依据断裂力学相关知识,采用M-积分法,对含有表面裂纹的模型进行数值模拟,研究了模型在不同裂纹形状比(a/b=1.5、1.36、1.25和1.15)以及裂纹倾角(θ=0°、15°、30°和45°)下的裂纹扩展情况和应力强度因子参数敏感性。
主要研究内容与结论如下:裂纹形状比a/b越大,应力强度因子越小,应力强度因子分布形貌由“凹”向“凸”转变;裂纹倾角达到0°时,裂纹深处应力强度因子最大,裂纹更容易扩展,随着裂纹倾角(0°、15°、30°和45°)的增大,应力强度因子逐渐减小。
【总页数】8页(P18-25)【作者】赵慧;赵玮;宋磊;刘伟【作者单位】西安航空学院飞行器学院;太原国际机场有限责任公司通信导航室;山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂【正文语种】中文【中图分类】V215.6【相关文献】1.T型管节点表面裂纹应力强度因子的全三维有限元分析2.埋头紧固件椭圆形表面裂纹应力强度因子的三维有限元分析3.含表面半椭圆裂纹板裂纹尖端应力强度因子的三维光弹分析4.CD350套管吊卡应力场三维有限元分析及危险截面上裂纹应力强度因子求解5.SL450水龙头中心管螺纹齿根表面裂纹应力强度因子三维有限元分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
51卷第3期（总第192期）中国造船 V ol.51 No.3 (Serial No. 192 2010年9月 SHIPBUILDING OF CHINA Sep. 2010文章编号：1000-4882 (2010 03-0056-09基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子陈景杰，黄一，刘刚(大连理工大学船舶工程学院, 辽宁大连 116024摘要采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性，建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS 有限元模型。
通过数值计算，分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响，比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。
发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关，其计算结果更稳定可靠。
该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。
关键词：船舶、船舶工程; 应力强度因子; 奇异单元; 有限元模型; 网格参数中图分类号：U661.4 文献标识码：A0 引言在复杂的海洋环境载荷作用下，船舶及海洋工程结构物在其服役期内会发生结构疲劳损伤[1]，而关键承载构件上疲劳裂纹的出现是结构疲劳损伤的必然结果。
对于那些含有疲劳裂纹的结构，应力强度因子是评估它们断裂失效的重要参量，在裂纹体分析中占据着重要地位。
自断裂力学问世以来，已经产生了众多理论和数值解法求解应力强度因子，较为典型的计算方法有有限元法、边界元法、解析法、混合法、权函数法和线弹簧法等。
利用这些方法，已经获得许多裂纹体模型的应力强度因子的大小，应力强度因子手册[2]中收编了许多种典型裂纹体模型应力强度因子的解，但由于裂纹体几何形式及所受载荷的复杂性，很多情况下应力强度因子的解难以从现有手册查到。
而有限元方法不受裂纹体几何及载荷形式的限制，因而在断裂力学中得到了非常广泛的应用。
位移法是用有限元法计算裂纹尖端应力强度因子的常用方法，它是利用奇异单元来精确描述线弹性范围内裂纹尖端的应力和应变场的奇异性。
基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子裂纹是材料中常见的缺陷，会导致材料的断裂和失效。
裂纹尖端应力强度因子是衡量裂纹尖端应力集中程度的重要参数，可以帮助工程师设计出更加安全可靠的工程结构。
在裂纹尖端附近的应力场通常具有奇异性，对于常见的模型，如平面应力问题中直角裂纹和边缘裂纹，可以通过奇异元分析来获得裂纹尖端应力强度因子。
奇异元分析是将问题的解表示为具有奇异性质的特解和非奇异性质的次解的组合。
在裂纹尖端附近，应力场通常会呈现出1/r^(1/2)或ln(r)/r等奇异性质，其中r为距离裂纹尖端的距离。
通过合适的奇异元，可以很好地模拟裂纹尖端附近的应力场，并计算出裂纹尖端应力强度因子。
裂纹尖端应力强度因子K是描述裂纹尖端应力场的一个参数，它通常包括模式I、模式II和模式III三种模式。
模式I是裂纹正向拉伸的模式，模式II是横向剪切的模式，模式III是法向剪切的模式。
裂纹尖端应力强度因子K_I、K_II和K_III分别对应着这三种模式。
裂纹尖端应力强度因子可以通过J积分或Williams级数展开等方法进行计算，而奇异元方法是一种更加直观和直接的计算裂纹尖端应力强度因子的方法。
奇异元方法的基本思想是利用奇异元函数来表示裂纹尖端附近的应力场，通过求解边界条件来确定奇异元函数中的待定系数，最终得到裂纹尖端应力强度因子。
在奇异元方法中，通常选择合适的奇异元函数作为基函数，如1/r^(1/2)、ln(r)/r等，并将该基函数展开成一组线性独立的函数，再通过变分原理或加权残差法来求解出待定系数，从而得到裂纹尖端应力强度因子。
奇异元方法的优点在于能够直接针对裂纹尖端附近的奇异性质进行建模，并且能够在裂纹尖端附近自动适应网格密度，计算结果更加精确。
此外，奇异元方法还可以方便地对不同裂纹形状和加载条件进行分析，并能够有效地处理多裂纹和非线性问题。
总的来说，奇异元方法是一种有效的计算裂纹尖端应力强度因子的方法，能够帮助工程师更好地理解裂纹尖端附近的应力场分布，设计出更加安全可靠的工程结构。
应力强度因子的求解方法的综述摘要：应力强度因子是结构断裂分析中的重要物理量，计算应力强度因子的方法主要有数学分析法、有限元法、边界配置法以及光弹性法。
本文分别介绍了上述几种方法求解的原理和过程，并概述了近几年来求解应力强度因子的新方法，广义参数有限元法，利用G*积分理论求解，单元初始应力法，区间分析方法，扩展有限元法，蒙特卡罗方法，样条虚边界元法，无网格—直接位移法，半解析有限元法等。
关键词：断裂力学；应力强度因子；断裂损伤；Solution Methods for Stress Intensity Factor of Fracture MechanicsShuanglin LU(HUANGSHI Power Survey&Design Ltd.)Abstract: The solution methods for stress intensity factor of fracture mechanics was reviewed, which include mathematical analysis method, finite element method, boundary collocation method and photo elastic method. The principles and processes of those methods were introduced, and the characteristics of each method were also simply analyzed in this paper.Key words: fracture mechanics; stress intensity factors0 引言断裂力学的基础理论最初起源于1920年Griffith的研究工作[1]。
Griffith在研究玻璃、陶瓷等脆性材料的断裂现象时，认为裂纹的存在及传播是造成断裂的原因。
湿热应力下半导体塑封器件内部界面裂纹分析湿热应力是一种在环境潮湿和高温条件下产生的力学应力，对半导体器件的性能和可靠性都会产生重要影响。
在半导体塑封器件中，湿热应力可能会导致内部界面裂纹的形成和扩展，进而降低器件的性能和可靠性。
湿热应力对半导体塑封器件内部界面的作用机理主要有两个方面：一是潮湿环境会导致塑封材料的吸湿膨胀，形成内部应力；二是高温对塑封材料的热膨胀性能产生影响，引起温度差异产生的热应力。
当这两种应力超过材料的抗拉强度时，就会出现内部界面的裂纹。
对于湿热应力下半导体塑封器件内部界面裂纹的分析，主要需要从以下几个方面进行研究：1.湿热应力对塑封材料性能的影响：首先需要分析湿热环境对塑封材料的吸湿膨胀和热膨胀性能的影响。
通过恒湿热实验和热膨胀系数测试等方法获取相关数据，建立材料模型和性能参数。
这些参数可用于后续强度计算和失效分析。
2.内部界面裂纹形成机理：然后需要研究湿热应力对内部界面裂纹形成的机理。
可以考虑塑封材料的吸湿膨胀和热膨胀过程中的微观变形和能量释放，结合材料的力学性能参数进行分析。
常用的方法有线弹性力学和有限元分析等。
3.内部界面裂纹的扩展和失效分析：接下来需要研究湿热应力下内部界面裂纹的扩展和失效机理。
可以利用线弹性力学的裂纹扩展理论和有限元模拟方法等进行分析，得到裂纹的扩展速率和失效寿命。
同时，也需要考虑湿热应力对裂纹扩展路径和形态的影响。
4.接触电阻、电性能和可靠性的分析：最后需要分析湿热应力对器件性能和可靠性的影响。
可以研究内部界面裂纹对接触电阻的影响以及对电性能的影响。
此外，还需要考虑湿热应力对器件的温度变化和热传导性能的影响，进一步评估器件的可靠性。
总之，湿热应力下半导体塑封器件内部界面裂纹的分析需要从塑封材料性能、界面裂纹形成机理、裂纹扩展和失效机理，以及器件性能和可靠性等方面进行综合研究，以期能够准确评估器件的可靠性，并提出相应的优化方案。
