朱先奎[1]1995年在《弹塑性材料动态裂纹尖端场研究》文中进行了进一步梳理本文系统地研究了平面应变条件下理想弹塑性材料和幂硬化材料中稳定扩展的Ⅰ型动态裂纹尖端场的渐近解,其中材料被假设服从Mises屈服准则及其关联的流动法则。 为了能够正确认识动态强间断,本文提出了两种不同的间断模型:有厚度的薄层间断和无过渡层的间断。对于前者,本文没有采用Leighton假设,只要求所有基本场方程在薄层内满足,结果任何类型的强间断都不允许存在,应力应变必须全连续。对于后者,本文假定了一种间断条件以保证得到唯一解。在场量全连续的条件下,本文导出了三种分区边界上塑性流动因子λ的连续条件和间断条件。 对于理想弹塑性不可压缩材料,本文首先讨论了文[43]连续场中塑性流动因子λ的连续性问题,进一步证实了该连续解的正确性。然后,对控制场方程的一般形式进行了定性分析,结果表明该场方程含有一孤立奇点,但不存在积分益线的包络线,因此求得了一种变形奇异的渐近场,并对这类材料的动态裂纹尖端场进行了高次渐近分析。 对于理想弹塑性可压缩材料,本文求得了一种变形奇异的渐近场,并首次构造了连续有界的应力应变场。当裂纹扩展速度趋于零时,本文动态连续应力场趋于Prandtl场。 最后,本文研究了幂硬化不可压缩和可压缩材料动态裂纹尖端场,结果表明当应力应变具有对数奇异性时,场量的角分布函数和理想弹塑性材料相应场量的角分布函数结构上完全相同,因此只能得到间断奇异的渐近场;然而当应力应变有界时,全连续的应力应变场却存在,文中就这两类幂硬比材料分别构造了连续有界的应力应变场。
朱先奎, 黄克智[2]1996年在《幂硬化可压缩材料Ⅰ型动态裂纹尖端奇异场》文中研究说明研究了平面应变条件下幂硬化可压缩材料中定常扩展的Ⅰ型动态裂纹尖端应力应变奇异场．采用Ｊ２流动理论和场量直角坐标分量，得到了应力应变奇异性不同时的裂纹尖端渐近场，其中场量的角变化规律和理想弹塑性材料的完全相同
蔡艳红[3]2003年在《粘弹性材料动态扩展裂纹尖端场》文中提出裂纹尖端渐近场的研究是断裂力学研究的重要课题之一，裂纹尖端应力、应变和其它物理量的确定为讨论材料参数对裂纹尖端场的影响及材料破坏断裂准则的建立提供了理论的依据。动态裂纹的扩展在材料学、地质学和结构工程领域等有着广泛的应用，因而研究粘弹性材料中裂纹动态扩展问题具有理论意义和广阔的应用前景。 随着科学技术的不断发展，许多新型材料不断涌现，这类材料的一个共同特点是具有明显的粘弹性特征。材料的粘弹性不仅会影响结构的刚度，也会影响到其强度，在研究裂纹尖端渐近场时，应该考虑到材料的粘性效应，这不仅更加符合实际情况，得到更精确的解，而且能解决率无关渐近解中存在的一些问题，因而材料的粘弹性性质对材料断裂性能影响的研究受到越来越大的重视。本文分别采用简单而且实用的粘弹性模型及刚性-粘弹性界面模型，对平面应变不可压缩材料的Ⅰ型和Ⅱ型的动态扩展裂纹尖端的应力、应变和位移场进行了具体的分析和计算；又采用粘弹性模型，对平面应变不可压缩材料的混合型动态扩展裂纹尖端场进行了具体的分析和计算。围绕这一问题，本文的主要工作有以下几个方面： 1．通过对裂尖场的渐近分析，确定了动态扩展裂纹尖端的应力和应变场的指数奇异性阶次，得出应力、应变具有相同的奇异量级，即σ～ε～γ~(-1/(n-1)。 2．通过对粘弹性本构理论的分析，给出了稳态蠕变阶段，粘性和弹性共同占主导作用的本构方程，并结合运动和协调方程，推导出粘弹性材料动态扩展裂尖场的控制方程。 3．根据问题的边界条件，通过对控制方程进行数值求解，得到了裂纹尖端的连续的应力、应变和位移场。 4．分析了动态解的性质，并讨论了裂尖应力、应变和位移场随各参数的变化规律，指出了材料的蠕变指数、蠕变系数和马赫数等物理常数对裂纹尖端渐近场的影响。 5．通过对两个模型的基本方程的推导、分析，得到当材料的蠕变指数趋哈尔滨工程大学博士学位论文于无穷时，本文中的幂硬化粘弹性材料动态扩展裂纹尖端场与Freund给出的理想弹塑性材料动态扩展裂纹尖端场具有相近的形式;当马赫数趋于零且蠕变指数趋于无穷时，粘弹性材料的渐近解与静态的理想塑性材料的渐近解具有相近的形式。 6.通过对动态扩展裂纹尖端场的渐近分析，得出在粘弹性材料1型裂纹前方，环向应变达到最大值，在粘弹性材料H型裂纹，刚性一粘弹性界面I型和11型裂纹及混合型裂纹前方，剪应变达到最大值，因此，可以考虑从应变角度出发建立局部的断裂准则。 总之，通过考虑扩展裂纹尖端材料的弹性和粘性效应，本文建立了不可压缩幂硬化粘弹性材料中动态扩展裂纹尖端场的力学模型。通过理论分析和相应的数值计算，验证了本模型的合理性和有效性。本文所作的研究，将为最终解决裂纹尖端渐近场问题提供一种有益的探索，并且对于解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论上的参考。
王振清[4]1993年在《粘弹塑性材料动态裂纹尖端场》文中认为本文采用一种弹性/粘塑性模型,对扩展裂纹尖端应力应变场进行了渐近分析。文中假定,弹性阶段的粘性效应可以略去,仅在塑性应变中粘性才起作用。对这种模型,文中导出了一种率敏感型的本构关系。并进一步导出了裂纹尖端应力应变场的动力学方程。通过量级分析,给出了尖端场的应力应变奇异性指数。并且讨论了弹性,塑性及粘性三者的匹配条件。对Ⅲ型裂纹进行了具体的分析计算。对各个不同参数的选取进行了详细的分析,讨论了解的性质随各参数的变化规律。
钱华山[5]2000年在《黏弹塑性材料Ⅰ型动态裂纹尖端场》文中研究指明采用一种弹/黏塑性模型,对I型裂纹尖端的应力应变场进行了渐近分析。文中假定材料弹性阶段的黏性效应可以略去,仅在屈服后黏性才起作用,并且黏性系数与应变率有关。对这种模型,给出了弹性、塑性和黏性匹配的条件,得到了I型裂纹尖端应力应变奇异性指数和动力学方程,并对方程进行了数值计算。
杨勇[6]2009年在《压力敏感性材料裂纹尖端场的研究》文中研究说明压力敏感性材料(包括岩石、土壤、泡沫金属、聚合物材料、橡胶等)是自然界中应用最广泛的材料。由于材料中存在微结构(孔洞、微缺陷、微裂纹等),在外载荷作用下材料的变形和破坏机理很复杂,因而对压力敏感性材料的变形和破坏机理进行深入的力学研究已成为当前固体力学研究领域中的一个重要研究课题。压力敏感性材料裂纹尖端场的研究是断裂力学研究的重要课题之一,裂纹尖端应力、应变和其它物理量的确定为讨论材料参数对裂纹尖端场的影响及材料破坏断裂准则的建立提供了理论依据,因而研究压力敏感性性材料中裂纹尖端场问题具有理论意义和广阔的应用前景。本文详细综述了裂纹尖端场的研究进展,鉴于大部分研究成果是假设材料不可压缩的,因而采用压力敏感性材料本构方程,考察非线性体积变形对裂纹尖端场的影响更具有普遍意义,本文的主要工作如下：1、本文详细讨论了三类双独立参数压力敏感性材料的屈服准则,由于采用椭圆型方程很好地保持了从弹性变形到塑性变形能量的连续性,论文中采用椭圆型屈服准则,建立了压力敏感性材料的黏弹性本构方程,讨论了压力敏感性系数α和泊松比v之间的关系,当压力敏感性系数α=0时,材料将转化为不可压缩黏弹性材料。2、本文从压力敏感性材料本构方程出发,应用椭圆型屈服准则,合理地构造了屈服条件,采用自相似假设,推导出平面应力条件下的起始扩展裂纹的基本解,应用这些基本解研究Ⅰ型、Ⅱ型以及临界状态起始扩展裂纹问题,对于Ⅰ型为主平面应力条件下的起始扩展裂纹,划分为两个弹性区和一个扇形区的“三区解”,对于Ⅱ型为主平面应力条件下的起始扩展裂纹,两个弹性区、两个均匀应力区和三个扇形区的“七区解”,给出了裂纹尖端场的应力角分布曲线,并讨论相关参数对起始扩展裂纹尖端场的影响。3、本文推导了平面应力条件下压力敏感性材料的本构方程,对准静态扩展裂纹尖端场的奇异性进行了量级分析,σ-ε-γ-1/(n-1)。根据量级分析,给出合理的位移势函数和应力函数,推导出压力敏感性材料准静态裂纹尖端场的控制方程,采用双参数打靶法,得到压力敏感性材料准静态裂纹尖端场的应力场、应变场、位移场和黏性应变场,讨论了压力敏感性系数α和黏性指数n对裂纹尖端场的影响。4、本文推导了平面应变条件下压力敏感性材料的本构方程,对动态扩展裂纹尖端场的奇异性进行量级分析,σ-ε-γ-1/(n-1)。根据量级分析,给出合理的位移势函数和应力函数,推导出压力敏感性材料动态扩展裂纹尖端场的控制方程,采用双参数打靶法,得到压力敏感性材料准静态裂纹尖端场的应力场、应变场、位移场和黏性应变场,讨论了压力敏感性系数α和黏性指数n对裂纹尖端场的影响。压力敏感性材料裂纹尖端场的研究是一个复杂的力学问题,本文建立了压力敏感性黏弹性材料中裂纹尖端场的力学模型,通过理论分析和相应的数值计算,给出了裂纹尖端场的构造和渐近解。本文所作的研究,将为最终解决裂纹尖端渐近场问题提供一种有益的探索,并且对于解决工程实践中所遇到的相应的问题和建立材料的破坏准则提供理论上的参考。
边科[7]2007年在《粘弹性材料动态扩展裂尖场及载荷参数研究》文中研究说明动态扩展裂纹尖端场对材料的断裂破坏研究有重要的意义，材料力学性质的时间相关性也对结构的刚度、强度和使用寿命产生较大的影响，同时，裂纹尖端的载荷参数，在表征裂尖场性质方面，应用十分广泛。基于此，本文研究了具有时间相关变形特性的粘弹性材料中的动态扩展裂纹问题。首先，详细研究了在平面应变条件下，不可压缩粘弹性材料中动态扩展的裂纹问题。从基本方程出发，结合对裂尖各场合理的奇异性分析，推导出了渐进控制方程。由定解条件，采用打靶法求得了Ⅰ型和Ⅱ型裂纹裂尖的应力、应变和位移场，讨论了裂尖场随各参数变化的规律，并将所得结果与其它结果进行比较，论证了结果的正确性。其次，仿照前面不可压缩时的分析，研究了粘弹性材料为可压缩时，动态扩展的Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端场，讨论了各场随参数变化的规律，当取泊松比ν=0.5时，完全退化为不可压缩情况下的结果，说明了所得结果的正确性。最后，针对裂尖的载荷参数C~*积分，从其定义式出发，结合奇异性分析，研究了其路径相关性；利用前面所求得的粘弹性材料不可压缩情况下的裂尖场，将C~*积分用一个可求数值A_1来反映其变化规律，得到了随各参数变化的规律。本文所得的裂纹尖端场及裂尖的载荷参数规律可为相关问题的进一步研究及工程上的应用提供理论参考。
王振清[8]1992年在《幂软化材料动态裂纹尖端的弹塑性场》文中进行了进一步梳理采用塑性动力学方程,对应变损伤材料平而应力动态裂纹尖端场进行了渐近分析。假定材料服从J_2流动理论,且损伤规律以幂律应变软化的规律给出,其结果表明:在裂纹尖端附近,应力和应变分别具有如下的奇异性:σ/(1n R/r)~(-n/n+1),∈～(1n R/r)~(1/n+1),并且通过数值计算给出了裂纹尖端附近的应力分布。而对于n=1情况下,即损伤规律服从反比例关系,本文对平面应变问题和Ⅲ型反平面剪切问题进行了研究。给出了动态弹塑性场的渐近解,揭示了场的渐近特性。
王永军[9]2006年在《压—剪混合型定常扩展裂纹尖端的弹粘塑性场》文中认为裂纹尖端场的研究是断裂力学研究的重要课题之一，它一直被力学工作者所关注。本文假定粘性系数与塑性等效应变率的幂次成反比，考虑其粘性和裂纹面摩擦接触效应建立了压-剪混合型定常扩展裂纹尖端弹粘塑性场的渐近方程，求得了裂纹尖端场不含应力、应变间断的数值解。并讨论了压-剪混合型裂纹数值解随各个参数的变化规律，计算结果和分析表明，压-剪混合型裂纹尖端场是满塑性的，不含有弹性卸载区，粘性效应是研究扩展裂纹尖端场时的一个重要因素。无论混合裂纹摩擦作用的大小，静水压力随摩擦系数的增加都是增加的，裂纹面摩擦效应是存在阻止裂纹的扩展速度的因素，且摩擦作用越强，裂纹尖端场的韧性越高。 总之，通过理论分析和相应的数值计算，验证了本模型的合理性和有效性，为最终解决裂纹尖端渐近场问题提供一种可行的方法，并且对于解决工程实践中所遇到的难题提供理论上的参考依据。
唐婧[10]2003年在《Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的弹—粘—理想塑性场》文中研究说明裂纹尖端场的研究是断裂力学研究的重要课题之一，它一直被力学工作者所关注。本文在考虑扩展裂纹尖端材料的粘性效应下，采用一种比较简单然而实用的弹粘塑性模型来描述反平面Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场附近材料的应力应变关系。通过对材料的粘性系数做出合理的假设，推导了一种弹—粘—理想塑性材料的率敏感型本构关系。经过对奇异场的渐近分析确定幂奇异性的阶次，消除了无粘性解中存在的塑性激波。 采用这种率敏感型本构关系，本文对不可压缩条件下反平面Ⅲ型扩展裂纹的尖端场进行了渐近分析，分别求得了其裂纹尖端应力和应变场的动力学控制方程。对各个特征参数选取适当的数值，并结合相应的边界条件，对控制方程进行了数值计算，求得了完全连续的裂纹尖端应力和应变场。分析了渐近解的性质，并讨论了解随各参数的变化规律。 采用这种率敏感型本构关系，为了与马赫数趋于零时动态解的极限情况——准静态扩展情况作对比，本文还对相应的准静态问题进行了渐近分析，推导了裂尖场的控制方程，并选取典型的特征参数，结合问题的边界条件进行了数值求解。通过数值结果的比较可知，两种情况下的解吻合的比较好。因此，对于本文所采用的弹粘塑性本构模型，动态解在马赫数趋于零时的极限情况能够还原为准静态解。 总之，通过理论分析和相应的数值计算，验证了本模型的合理性和有效性，为最终解决裂纹尖端渐近场问题提供一种可行的方法，并且对于解决工程实践中所遇到的难题提供理论上的参考依据。
参考文献：
[1]. 弹塑性材料动态裂纹尖端场研究[D]. 朱先奎. 清华大学. 1995
[2]. 幂硬化可压缩材料Ⅰ型动态裂纹尖端奇异场[J]. 朱先奎, 黄克智. 力学学报. 1996
[3]. 粘弹性材料动态扩展裂纹尖端场[D]. 蔡艳红. 哈尔滨工程大学. 2003
[4]. 粘弹塑性材料动态裂纹尖端场[J]. 王振清. 力学学报. 1993
[5]. 黏弹塑性材料Ⅰ型动态裂纹尖端场[C]. 钱华山. 疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集. 2000
[6]. 压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D]. 杨勇. 哈尔滨工程大学. 2009
[7]. 粘弹性材料动态扩展裂尖场及载荷参数研究[D]. 边科. 哈尔滨工程大学. 2007
[8]. 幂软化材料动态裂纹尖端的弹塑性场[J]. 王振清. 哈尔滨船舶工程学院学报. 1992
[9]. 压—剪混合型定常扩展裂纹尖端的弹粘塑性场[D]. 王永军. 哈尔滨工程大学. 2006
[10]. Ⅲ型定常扩展裂纹尖端的弹—粘—理想塑性场[D]. 唐婧. 哈尔滨工程大学. 2003
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