一、The crack tip fields of Mode Ⅱ stationary growth crack on bimaterial interface（论文文献综述）
李翔[1]（2021）在《辛解析奇异单元在准静态二维线粘弹性断裂分析中的应用研究》文中研究指明在常温或高温环境下,很多材料会表现出有明显时间效应的粘弹性质。特别地,对由这些材料组成的结构,当因含有缺陷而存在局部应力奇异性时,会在加载一段时间后才延迟出现裂纹扩展和断裂破坏。延迟断裂破坏如同疲劳破坏一样格外危险。因此,对粘弹性断裂问题的研究有着重要意义。数值方法是研究粘弹性断裂问题的有效手段之一。由于粘弹性问题具有时变特性,需要同时结合对时域和空间域作处理的数值方法。本论文通过与精细时域展开（PTDE）算法或Laplace（拉氏）积分变换相结合,将静力弹性断裂分析中构造出的辛解析奇异单元扩展应用于准静态线粘弹性断裂问题的分析,从而给出了相关问题高精度的数值计算方法。论文的主要工作包括:（1）简要介绍准静态线粘弹性问题的基本方程及两种处理时域的方法,并在对已有平面静力弹性问题辛本征展开解的基础上,补充推导给出了两种双材料含V型切口静力弹性问题的辛本征展开解。这些为后续辛解析奇异单元的扩展应用奠定了基础。（2）针对常用的一类泊松比为常量的线粘弹性问题,应用PTDE算法首次推导给出位移型递推格式,由位移型递推格式所形成的系列空间边值问题等价于标准的静力弹性问题,因而利用加权余量法就可将静力问题分析有效的辛解析奇异单元与常规单元相结合用于粘弹性断裂问题的数值求解,其优势是结合位移型递推关系可给出奇异单元内高精度的粘弹性位移场和应力场,并显式给出粘弹性应力强度因子和粘弹性应变能释放率等断裂参数的数值结果。（3）针对双材料含界面裂纹和单材料含V型切口等一般线粘弹性断裂问题,首先通过拉氏变换,将相关问题转换成频域问题,然后将静力问题分析有效的辛解析奇异单元与常规单元相结合用于相应频域问题的求解,并首次给出了辛本征展开解截取项数和奇异元节点自由度不相等时奇异元刚度阵构造过程。最后,结合数值拉氏反演,给出了粘弹性应变能释放率和粘弹性切口应力强度因子等断裂参量的数值结果。本文将辛解析奇异单元有效扩展应用于线粘弹性断裂问题的数值求解,它继承了分析线弹性断裂问题时的所有优点,比如:可以使用很大尺寸的奇异单元,完全不需要稠密网格或过渡单元。数值结果表明,本文方法具有很高的求解精度和良好的数值稳定性,是分析线粘弹性断裂问题的一种有效手段。
刘光众[2]（2017）在《金属材料宏观裂纹与细观缺陷互作的多尺度二维扩展有限元法》文中研究表明土木工程和海洋工程中的金属结构,在服役过程中受循环荷载的反复作用,内部产生不断变化的应力,结构的疲劳破坏成为了不可忽视的重要问题。在结构中较大的主裂纹稳定扩展的过程中,其裂尖附近会有众多的微观缺陷不断地萌生、积累,与主裂纹相互影响,可能加速结构的疲劳破坏。本文以金属结构中的疲劳断裂问题为工程背景,发展了弹塑性扩展有限元法,改进了多尺度扩展有限元法,研究了弹塑性材料中裂纹发生稳定扩展的规律,及疲劳断裂过程中宏观裂纹与细观初始缺陷相互影响的机理。本文主要研究工作和创新点如下:1.将扩展有限元法拓展到弹塑性领域。采用弹塑性加强函数模拟裂尖附近的位移场,采用Newton-Raphson迭代法求解非线性方程,发展出了弹塑性扩展有限元法,可用于弹塑性材料中裂纹的稳定扩展的数值模拟。通过试验数据和ANSYS模拟,验证了本文算法的有效性。2.结合了多尺度投射技术和扩展有限元法,建立了多尺度力学模型,可使不同尺度的模型相互独立地用扩展有限元法求解,在宏观模型中忽略微观的不连续,用微观模型的结果修正宏观模型的结果。通过Matlab平台中自主编程实现算法,可用于对整体有较大影响的局部的微观不连续的数值模拟。并且通过算例,分析了关键参数（宏观网格密度、微观网格密度、微观计算域尺寸）对算法精确性的影响。3.通过在宏观模型中对混合单元的特殊处理,对多尺度扩展有限元法进行了改进。这样的改进,在宏观尺度上完善地重构了单位分解,可使裂尖附近的位移场结构更为精确,从而减小了必需的微观计算域的尺寸,并且可提高算法整体的收敛率,节省了计算量。4.以土木工程、海洋工程中金属结构的疲劳断裂问题为工程背景,研究了宏观裂纹与细观初始缺陷相互影响的规律。采用本文建立的多尺度扩展有限元法进行数值模拟,深入分析了微观缺陷的位置与其对宏观裂纹影响的关系,并为疲劳断裂的主动控制提出了建议。5.以土木工程、海洋工程中金属结构的疲劳寿命预估为工程背景,研究了细观初始缺陷对宏观裂纹扩展及疲劳寿命的影响,揭示了微观缺陷的存在对宏观裂纹扩展路径、扩展速率和疲劳寿命的影响,揭示了扩展过程中微观缺陷的应力集中变化。为金属结构的疲劳设计提供了参考。本文发展的弹塑性扩展有限元法、多尺度扩展有限元法,可准确、高效地模拟微观缺陷存在时的宏观裂纹扩展过程,预估扩展速率和疲劳寿命。根据工程应用背景,而提炼的关键问题及作出的建议,可为土木工程和海洋工程中的疲劳设计提供理论依据和设计参考,具有重要的应用价值,对认识该问题的力学机理有重要的学术意义。
邓鑫[3]（2017）在《极少网格重划分的裂纹扩展求积元模拟》文中提出工程结构受力构件中存在着因各种因素造成的裂纹,当裂纹扩展到一定程度时便会使这些受力构件因发生断裂而退出工作,最终导致整个结构失效。如何准确预测判断裂纹的扩展情况,从而采取相应的应对措施来有效避免因裂纹扩展造成的构件断裂失效破坏,一直是工程领域研究的热门问题。因此,采用数值方法借助计算机强大的运算能力对裂纹扩展全过程进行准确的数值模拟具有重要的工程意义和应用前景。根据断裂力学相关理论,裂纹尖端应力场的分布决定裂纹扩展状态和扩展方向,所以对裂纹扩展过程进行准确模拟的前提便是实时获取裂纹尖端应力场信息。最近发展起来的弱形式求积元法在结合分区广义变分原理后可计算得到具有可观精度的裂纹尖端应力场系数,为进行裂纹扩展模拟奠定了基础。通过在裂纹尖端附近划分以应力为场变量的圆形余能区或矩形余能区,并根据分区广义变分原理建立由势能区势能、余能区余能及两区域交界的边界混合功组成的总能量泛函。运用弱形式求积元法对总能量泛函进行基于同一套插值离散点的数值微分和数值积分,并由变分驻值条件建立代数方程组,以求解裂纹尖端应力场系数,进而可得裂纹尖端应力场。将裂纹尖端应力场代入常用的复合裂纹扩展准则可判断裂纹扩展状态及裂纹扩展方向。得益于弱形式求积元法具有全局几何网格划分稀疏的特点,裂纹每扩展步扩展长度可根据扩展角度变化确定;亦由于该特点,求积元网格在裂纹扩展步间只需进行极少量网格重划分。算法通过叠加每扩展步计算的势能区位移,可准确反映模型在裂纹扩展全过程中的变形情况,最终实现模拟裂纹扩展全过程的目的。为实现弱形式求积元法对具有复杂几何边界形状的模型裂纹扩展的模拟,本论文详细介绍了两种映射曲边界的单元映射函数的构造方法,以拓宽弱形式求积元法在该领域的应用范围。为体现本论文所提方法在实际应用中的特点,本论文模拟了若干个线弹性平面裂纹扩展典型算例,通过与其他数值方法所模拟结果进行对比,体现了本论文方法在模拟裂纹扩展时所具有的网格重划分量极少、计算效率快、计算精度高等特点。
杨军辉[4]（2016）在《界面断裂分析的“加料”有限元方法》文中研究表明论文主要针对固体火箭存在的发动机药柱脱粘、界面端应力集中、防护涂层开裂、划伤等界面断裂及其结构完整性评估问题,直接在有限元位移插值模式中增加以广义应力强度因子为基本未知量的基底函数,构造出所谓的“加料”有限单元,开展了弹性、粘弹性界面断裂“加料”有限元理论和断裂参量计算方法的研究。主要研究内容如下:为了获取构造界面断裂问题“加料”单元位移模式所需的渐近位移场,采用Williams本征函数展开法,对裂尖在界面上的斜裂纹、垂直界面裂纹和界面V型切口等典型界面断裂问题奇异场进行了研究,在特征值和特征矩阵的基础上,通过线性变换和广义应力强度因子的定义将渐近位移场统一表示为矩阵向量乘积形式,避免了繁冗的公式推导,为构造界面断裂“加料”单元奠定了基础。建立了二维弹性、粘弹性界面裂纹“加料”有限元方法。在弹性界面裂纹渐近位移场的基础上,利用弹性-粘弹性对应原理和准静态Laplace逆变换方法,获得了粘弹性界面裂纹渐近位移场。将渐近位移场加入到常规等参元中,构造了二维弹性、粘弹性界面裂纹“加料”单元。基于积分型粘弹性本构方程,推导了二维粘弹性界面裂纹“加料”单元增量型平衡方程,计算了典型弹性及粘弹性界面裂纹平面问题的应力强度因子和应变能释放率。建立了二维弹性垂直界面裂纹“加料”有限元方法。应用界面断裂奇异场分析得到的垂直界面裂纹尖端渐近位移场,将该位移场加入常规单元位移模式中,构造了垂直界面裂纹“加料”单元位移模式,用数值方法计算位移场角函数导数,给出“加料”有限元方程。建立了典型垂直界面裂纹平面问题的“加料”有限元模型,求解“加料”有限元方程直接得到应力强度因子。建立了二维、三维双弹性材料界面V型切口“加料”有限元方法。构造了二维、三维双材料界面V型切口“加料”单元位移模式,形成“加料”有限元方程,分别建立了特征值为实数和复数条件下的界面V型切口平面问题“加料”有限元模型以及三维界面V型切口问题“加料”有限元模型,计算了切口前缘应力强度因子,对影响应力强度因子计算精度的因素进行了分析。建立了三维弹性、粘弹性界面裂纹“加料”有限元方法。应用弹性、粘弹性界面裂纹平面和反平面问题渐近位移场基本解,得到了三维弹性、粘弹性界面裂纹前缘局部渐近位移场,给出了渐近位移场从局部柱坐标系到总体坐标系的转换方法,将其加入到八节点六面体等参元位移模式中,分别构造了三维弹性、粘弹性界面裂纹“加料”单元,推导了三维粘弹性界面裂纹增量型“加料”有限元列式和裂纹前缘应变能释放率计算公式。最后,针对固体火箭界面断裂典型问题,用界面断裂分析的“加料”有限元方法进行了初步探索研究,建立了固体火箭发动机装药界面脱粘、含垂直界面裂纹的热障涂层结构和搭接板界面断裂问题的“加料”有限元模型,并对计算结果进行了分析,为界面断裂分析的“加料”有限元方法工程应用提供一定的参考。总之,本文在弹性、粘弹性界面断裂“加料”有限元理论、方法和应用上取得了一定的进展,所提出的理论方法和相关结论可为固体火箭结构结构完整性评价提供支持和参考。
朱朝磊[5]（2014）在《基于比例边界有限元方法的混凝土结构静动态断裂模拟》文中指出当前,带裂纹缺陷工作的结构的安全性越来越受到人们的关注,这些裂纹缺陷在地震力等外力作用下逐渐地形成宏观裂纹并可能发生灾难性的破坏。如何描述存在裂纹的结构体的静动力特性,及裂纹扩展规律是学术与工程界关注的热点问题之一。计算断裂力学是分析这类断裂问题的有效手段。比例边界有限元法（Scaled Boundary Finite Element Method, SBFEM）是最近发展起来的一种全新的半解析的数值方法,它不但保留了传统有限元法和边界元法的优点,而且还具有自己的特点。首先,它只需要在求解区域的部分边界进行离散使求解问题降低一维,却不像边界元法那样需要基本解。其次,它在径向方向的位移和应力可以精确地解析求解,不需要引入特殊单元就能够准确地分析裂尖应力奇异场,同时在分析无限域动力特性时,能够自动满足远场辐射条件。在此基础上,本文进一步发展了基于比例边界有限元法的静动力断裂分析模型,提出了基于超单元重剖分技术的模拟裂纹扩展的新方法,并将此方法应用到地震作用下的大坝-地基系统的动态断裂分析中,进一步拓宽了比例边界有限元法的应用领域。主要内容如下：（1）在裂纹体裂尖应力状态分析中,利用Griffith裂纹模型中应力场、位移场的解析表达式,按Rice提出的J积分的求解公式,推导了任意角度复合型裂纹的J积分与应力强度因子的关系；并用比例边界有限元法与有限元法对得到的关系进行了验证。本文研究成果可使J积分的计算更为准确可靠,并根据所推导的J积分与应力强度因子、断裂能的关系式,可以相互转换,更好发挥J积分这一断裂判据的作用。（2）在裂纹扩展的数值模拟方面,提出了比例边界有限元超单元重剖分技术。这种模拟裂纹扩展的新方法只需要将裂纹经过的超单元一分为二,并在新形成的裂纹面上生成新的节点,而这些新生成的超单元可以是满足可视条件的任意尺寸和形状的多边形。为了得到精确的应力强度因子,只需要在裂纹尖端可能经过的超单元进行网格加密,其他超单元仍使用粗网格。结果表明该方法可方便地用于模拟各种裂纹扩展方向和路径,毋需根据裂纹发展方向重新调整基础网格走向和划分。（3）在非线性裂纹扩展的数值模拟方面,基于比例边界有限元超单元重剖分技术和线性叠加假设,利用粘聚裂纹模型来模拟混凝土梁的I型和I/II复合型裂纹扩展。在断裂过程区（Fracture Process Zone, FPZ）,不需要耦合非线性界面单元（Cohesive Interface finite Elements, CIEs）,将虚拟裂纹面的粘聚力视为解析表达的Side-face力,由它引起的位移场是比例边界有限元法非齐次控制方程的特解。根据线性叠加假设,混凝土结构非线性断裂扩展问题被近似地简化为线弹性问题的求解,避免了在裂纹前沿插入CIEs而使计算过程复杂化。在保证较高计算精度的前提下,显着地简化了计算过程。（4）在动态裂纹扩展的数值模拟方面,提出了基于超单元重剖分方法的映射技术。以矩形板中心裂纹动态扩展的模拟,验证了其有效性。超单元重剖分方法能够精确、有效地捕捉动态裂纹扩展的轨迹,此过程中,网格映射技术能够很好地求解超单元重剖分过程中新生成节点的位移等动力参数。（5）在地震作用下大坝-地基系统的坝体动态断裂过程的数值模拟方面,提出了用非光滑方程组方法来求解裂纹面的动摩擦接触问题,解决了地震响应过程中裂纹面相互嵌入的问题。同时,利用比例边界有限元法模拟无限介质的辐射特性。探讨了裂纹的存在对坝体应力分布的影响；探讨了初始裂纹不同长度条件下,起裂时间与裂纹扩展长度的变化规律。结构开裂状态及开裂过程的数值模拟,可为结构的承载力评估与安全性评价提供必要的技术依据。
葛仁余[6]（2014）在《弹性和塑性V形切口应力奇异性分析与界面强度的扩展边界元法研究》文中进行了进一步梳理本文在调查和总结现有的分析线弹性和塑性v形切口／裂纹尖端附近区域的应力奇异性方法和断裂强度分析的基础上,研究了使用插值矩阵法分析线弹性、塑性v形应力奇异性和边界元法分析V形切口/裂纹结构的力学场问题。创立了一个新的分析途径—扩展边界元法（the extended boundary element method—XBEM）,研制了相应的计算程序,有效和准确地求解了线弹性、塑性V形切口/裂纹应力奇异性指数和尖端附近区域的奇异应力场。全文主要研究工作及创新点如下：1提出插值矩阵法分析固体结构切口尖端区域热流密度奇异性。基于在切口尖端附近区域温度场的渐近展开表达式,提出了计算切口/裂纹尖端处热流密度奇异性特征指数的新方法。将温度场的表达式引入稳态热传导微分方程,得到关于各向同性材料切口/裂纹奇异点处的一组非线性常微分方程的特征值问题,再采用变量代换法,将该非线性常微分方程组转化为一组线性常微分方程组。运用插值矩阵法求解,获得各向同性材料切口/裂纹尖端处多阶的热流密度奇异指数,同时获得其相应的特征角函数。2提出插值矩阵法分析复合材料结构切口尖端区域应力奇异性。基于复合材料切口尖端位移场的渐近展开,将切口的反平面平衡控制方程转化为关于切口奇性指数的微分方程特征值问题,采用插值矩阵法计算该方程组的特征值,获取了切口尖端的应力奇性指数。研究了单相材料切口、双相材料切口以及止于异质界面切口的奇异性问题,算例表明本文方法可以一次性计算出多阶奇异性指数。对所取得的非奇异指数尽管切口不表现出奇性状态,但它们却是描述切口尖端完整应力场必不可少的参量。3提出插值矩阵法分析三维柱向切口/裂纹尖端区域应力奇异性难题。在三维柱向切口根部区域引用位移渐近展开式,代入线弹性力学控制方程,导得切口/裂纹应力奇性指数的常微分方程组特征值问题。然后采用插值矩阵法,一次性地计算出三维柱向切口的各阶应力奇性指数,并可同时获取相应的特征角函数。算例结果表明本文方法是分析三维切口应力奇异指数的一个有效的路径,三维切口的前若干阶应力奇性指数解收敛于平面应变切口应力奇性指数理论值,但若直接用平面应变理论预测三维切口应力奇性指数将导致部分奇性指数缺失。本文方法的一个重要优点是以上求解的特征角函数和它们各阶导函数具有同阶精度,并且一次性地求出前若干阶特征对,插值矩阵法计算量小,易于和其他方法联合使用。这些优点在后续求解尖端区域完全应力场和温度梯度场非常优越。4创立了扩展边界元法,用于分析线弹性平面V形切口/裂纹结构的位移场、应力场和裂纹扩展过程。对切口/裂纹尖端区域采用Williams渐近展开式表达,将其代入弹性力学基本方程中,尖端区域的应力奇异性指数及其对应的位移和应力角函数由插值矩阵法求解常微分方程组获得。由于在远离切口尖端的区域无应力奇异性,将尖端区域挖出后,其外围的剩余结构应力场无奇异性,由常规的边界元法分析。将尖端区域Williams渐近展开的特征分析法与边界积分方程结合,解出切口尖端附近应力奇异性区域的各应力场渐近展开项系数,获得平面切口／裂纹结构完整的位移和应力场,从而建立了扩展边界元法。①采用扩展边界元法研究了非奇异应力项对中央含V形切口试样的表观断裂韧度和临界荷载预测值的影响。结果表明：考虑非奇异应力项时,脆性断裂的表观断裂韧度和临界荷载的预测值要比忽略非奇异应力项时的预测值更接近实验值。②基于考虑非奇异应力项贡献的最大周向应力脆性断裂准则,运用扩展边界元法分析了边缘含V形切口/裂纹半圆形弯曲试样在荷载作用下的启裂方向,对切口/裂纹扩展过程给出了自动跟踪方法,通过算例证明了扩展边界元法的正确性和有效性。5提出了分析幂硬化塑性材料V形切口和裂纹尖端区域的应力奇异性一个新途径。首先在切口和裂纹区域采用自尖端径向度量的渐近位移场假设,将其代入塑性全量理论的基本微分方程后,经过一系列推导,得出包含应力奇异指数和特征函数的非线性常微分方程特征值问题。然后采用插值矩阵法迭代求解导出的控制方程,一次性得到一般性塑性材料V形切口和裂纹的前若干阶应力奇异阶和相应的特征函数,本文获得的前3阶应力奇异指数有3～5位有效数字,并且同一阶的特征函数和其导函数的计算精度与对应的奇异指数计算精度同阶。目前关于平面塑性V形切口他人文献中鲜见有第2阶以上的可靠解。6创立了扩展边界元法分析V形切口/裂纹尖端局部弹塑性奇异应力场。将含V形切口结构分成围绕切口尖端的塑性局部区域和外围的剩余结构两部分。基于切口尖端区域特征分析求出的多重塑性应力奇性指数和相应的位移、应力特征角函数,将尖端区域塑性变形的位移和应力表示成有限项奇性指数和特征角函数的线性组合,然后在挖去小区域后的剩余结构考虑为线弹性变形,由边界积分方程离散求解。两部分计算列式联立,由此精细地计算出V形切口尖端区域的塑性位移场、多重奇异应力场和应力强度因子。本文的扩展边界元法解符合切口尖端局部塑性奇异应力场的解析规律,为弹塑性V形切口/裂纹的疲劳和断裂扩展分析提供了一个有效新途径。
张爱兵[7]（2013）在《基于连续位错模型的热释电材料断裂理论》文中提出热释电陶瓷作为功能材料，由于固有的压电、介电和热释电性质，被广泛的应用于传感器、转换器和制动器等智能系统中。然而，热释电材料本身呈脆性，在制备和使用过程中极易产生裂纹、孔洞和夹杂等缺陷。因此，针对含裂纹等缺陷热释电材料的热、电、应力场的分析是非常有必要的。弄清楚热释电材料断裂的物理和力学机制，从而可以更好的为这些智能系统的结构强度、稳定性、使用寿命和设计等方面提供理论参考。基于扩展的Stroh型解、Green函数方法和奇异积分方程方法，本文针对热释电材料直裂纹扩展、裂纹尖端分叉、界面裂纹和裂纹面热-电边界条件等问题作了系统的研究。具体内容如下：首先，针对热-电-机械多场耦合载荷作用下含裂纹的热释电材料，建立了求解应力场和电位移场的裂纹部分接触模型。裂纹模型分别假设为电绝缘的和电流可导通的。基于Green函数方法，问题简化为具有封闭解的一系列奇异积分方程的求解。在裂纹面应力和电荷自由的假定下，除非有一足够大的远场拉应力作用，否则将有裂纹一端的张开位移为负值。因此，上述热释电介质的热-电-力耦合问题转化为裂纹尖端存在部分接触的断裂模型重新求解。作为外部机械载荷、电位移载荷和热流载荷的函数，分别给出了接触区长度、裂纹尖端应力强度因子和电位移强度因子等重要断裂参量的封闭解。结果显示，对于电绝缘裂纹模型来说，电位移不仅在裂纹尖端具有奇异性，而且在接触区前沿也具有奇异性。对于电流可导通裂纹模型，只有裂纹尖端电位移才具有平方根的奇异性。其次，研究了热释电材料在承受热-电-机械多场耦合载荷作用下裂纹尖端分叉的问题，其中裂纹模型假设为电绝缘的。给出了裂纹与热释电位错（即，位于同一点的热学位错、力学位错和电偶极子）相互作用的Green函数。问题转化为求解在分叉裂纹上具有未知热释电位错密度函数的一组奇异积分方程。并获得了重要的断裂力学参量，如：分叉裂纹尖端的应力和电位移强度因子、能量释放率等。通过数值结果分析了热流和电位移载荷对裂纹扩展路径的影响。众所周知，在理论分析方面，双材料界面裂纹尖端存在着振荡奇异性。为了去除这种不合理的界面断裂振荡奇异性，提出了修正界面位错模型。在数学上，界面位错基本解中的Dirac函数由正态分布函数来表示；在物理上，Dirac函数所表征的单位点力解释为区域分布力，成功的消除了裂纹尖端振荡奇异性。基于上述模型，界面裂纹问题从而转化为求解一组第一类奇异积分方程问题。获得了特定材料配比的应力强度因子、断裂混合度和能量释放率等断裂参量。并成功的将修正界面位错模型应用到解释热释电材料界面裂纹问题。最后，基于有限厚度裂纹模型，研究了裂纹面热电边界条件对热释电材料断裂力学问题的影响。假设裂纹内部充满空气（或真空）。利用Green函数和奇异积分方程方法，获得了有限厚度裂纹尖端的应力和电位移强度因子、以及裂纹内部热流和电位移的封闭解，并与理想裂纹面热电边界条件的数值结果进行对比。结果发现对于裂纹面电边界条件来说，电绝缘裂纹模型是更为合理的。而对于裂纹面热边界条件来说，完全导热和热绝缘裂纹模型都不能准确的反映相关的断裂物理参量，裂纹内部空气类介质的导热率是不能忽略的。
成斌斌[8]（2010）在《基于CB壳与亚界面断裂问题的扩展有限元算法研究》文中认为断裂是一种失效模式,在各种工程领域中,经常发生灾难性的破坏事故,呈现平面或曲面上裂纹沿曲线或曲折路径扩展。由于问题的复杂性,对其研究缺乏理论模型,实验成本高,计算规模大,具有相当大的挑战性。扩展有限元是为了解决此类问题而提出的一种新的计算方法,对于复杂形状、沿任意路径扩展的裂纹尤其具有明显的精确性与高效性。在二维扩展有限元计算格式的基础上,本文建立了新的基于CB壳单元的壳体扩展有限元,并编制了二维以及壳体扩展有限元程序,既提出了新的壳体扩展有限元算法又对在双材料中亚界面裂纹扩展问题进行了数值研究。本文基于二维扩展有限元算法自主开发了平面复杂形状裂纹扩展的计算程序,通过在被裂纹穿过的单元上增加带有阶跃性质的形函数和在含有裂尖的单元上增加带有变形场奇异的形函数,可以精确捕捉与网格无关的裂纹及裂尖应力场。程序用最大周向应力准则判断裂纹扩展的方向和速度,用相互作用积分求解应力强度因子。此程序对各类平面间断问题进行了模拟,如混合型裂纹扩展、两相材料的界面以及孔洞与裂纹相互作用。计算结果与实验数据、解析或传统有限元的计算结果进行了比较,证明了扩展有限元算法和程序的高效性。本文还对双材料中亚界面裂纹准静态扩展的实验进行了模拟,模拟得到的裂纹扩展路径和裂纹相位角变化趋势与实验数据一致。进一步的计算结果揭示了材料不均匀性、载荷非对称性和初始裂纹长度对亚界面裂纹I型扩展平衡状态的影响。给出了在双材料中亚界面裂纹实现I型扩展的含几何和材料变量的拟合多项式,可以应用于指导实验。最后建立了基于CB壳单元的全新的扩展有限元格式,并依据其编制了壳体断裂程序,实现了曲面上任意形状裂纹扩展的计算功能。在计算中可以考虑壳体厚度的变化,为中厚壳断裂问题的计算提供了更精确的方法。构造的裂纹穿过单元和裂尖位于单元内的形函数都是在三维实体单元上进行,可以方便地考虑裂纹面不垂直于壳中面的情况。本文首次将三维应力强度因子公式引入到壳体扩展有限元之中,建立了三维最大能量释放率应用于壳体断裂的准则,应用于三维板壳和圆管断裂的计算,显示了该程序捕捉任意形状裂纹的能力。
陈哲[9]（2009）在《EB-PVD热障涂层的断裂行为研究》文中指出目前,在航天、航空等许多工业领域,各种热涂层技术已经广泛用于提高机械构件的性能,延长其使用寿命。而涂层与母材基体的完整性是构件安全的关键,涂层的结合强度成为评价涂层适用性的重要标准之一。电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备的热障涂层（TBCs）主要应用在航天发动机涡轮上,已经在航空领域起到重要作用。本文从断裂力学对涂层/基体界面结合强度分析出发,对热障涂层的力学性能、涂层的断裂行为基本特性、涂层与基体间界面的断裂参量计算等几个方面进行了研究。通过扫描电镜观察了EB-PVD制备的热障涂层（TBCs）的微观形貌,分析了各层成分,并分析了粘结层MCrAlY对于热障涂层性能的作用。通过三点弯曲试验测量了热障涂层的弹性模量（E）,相同厚度涂层的E具有一定的分散性。通过对三点弯曲试样中热障涂层断裂行为的观察,发现涂层中某位置所受力矩达到一定值时,该处会产生垂直于界面的裂纹,故可将力矩是否达到临界值作为该位置产生裂纹的条件。有限元分析结果也证明了上述结论,对于三个不同位置的裂纹,当裂纹产生时该位置处界面附近的应力水平基本接近。提出在拉伸涂层试样的涂层与基体之间预制裂纹的方法,对采用有限元方法计算涂层/基体界面断裂参量（应力强度因子K和J积分）的方法进行了研究。模拟结果表明,在拉伸试样中拉伸载荷主导界面裂纹尖端附近区域,且拉伸效果远大于剪切效果。研究发现模拟试样的界面裂纹尖端附近存在K主导区,即K有效。
李强[10]（2008）在《压缩作用下岩体裂纹起裂扩展规律及失稳特性的研究》文中进行了进一步梳理受压条件下岩体裂纹的扩展问题是岩石断裂力学研究的重点课题之一。众多的试验表明:在单轴或低围压作用下岩体裂纹破坏几乎都是由于翼型裂纹（初始裂纹的Ⅰ型扩展）的扩展失稳造成的;对多裂纹体而言,翼型裂纹也是多裂纹相互贯通和岩桥破坏的重要原因,因此研究翼型裂纹的扩展规律对研究节理岩体的破坏模式和破坏机制具有重要的意义。本文采用理论、试验和数值模拟的方法对压应力作用下岩体中两种初始裂纹-张开裂纹和闭合裂纹的Ⅰ型扩展规律进行了详细的研究,同时研究了压缩作用下张开型裂纹闭合规律及其对起裂的影响,具体内容如下:（一）张开型裂纹的闭合、起裂规律研究1.应用复变函数和保角变换的方法,研究了张开型裂纹在压缩作用下裂纹面的变形规律,给出了准静态加载条件下变形后裂纹面构型的参数方程,并给出了未知参数的表达式,用于分析加载过程中张开型裂纹面形状的变化。2.在研究裂纹面变形的基础上,建立了张开型裂纹面闭合的几何模型,把裂纹面的临界闭合载荷归结于一个一元二次方程的解,并分析了方程解的条件。结果表明:裂纹在压缩作用下,或者全部闭合,或者全不闭合,不存在着中间状态,且若不考虑裂纹面的起裂破坏问题,总能找到一个应力值,使得张开型裂纹发生闭合。由于该闭合条件建立在几何模型的基础上,依据是裂纹面的构型方程,不直接涉及到加载过程,而以往的准则往往只能计算等比加载条件下的张开型裂纹的临界闭合载荷大小,所以该准则使用范围更广。3.在假设裂纹长度远大于裂纹宽度的基础上,对以上的闭合准则进行了进一步的简化,建立了简化闭合准则,并分析了简化闭合准则计算张开型裂纹临界闭合载荷的误差,结果表明简化准则可以有效地计算张开型裂纹的临界闭合载荷值。相比于简化前的准则,简化准则能直接体现临界闭合应力与裂纹几何特征和加载特征的关系,且计算更加简单。4.采用有限元（ABAQUS）的方法对裂纹面的闭合过程进行了数值模拟,并采用数值方法计算了裂纹面的闭合载荷,数值结果表明,裂纹面在一定的载荷下,或者完全闭合或者完全不闭合,验证了以上的闭合规律,同时提出了采用数值方法求解裂纹闭合载荷的方法,并采用数值方法计算出的闭合载荷大小和理论计算结果进行了比较,两者吻合的很好,验证了以上理论推导的正确性。5.基于以上结论,进一步研究了裂纹面的闭合变形对张开型裂纹起裂规律的影响。在起裂判断中,首先要分析裂纹在起裂前是否发生闭合,为此引入了一个新的参数—闭合系数,并应用这个系数建立了一个准则,用于判断张开型裂纹起裂时是否已经发生了闭合。对没有闭合的裂纹,采用张开型裂纹进行起裂分析,不考虑裂纹面的相互作用力,对发生闭合的裂纹,采用闭合裂纹进行起裂分析,这时要考虑裂纹面的相互作用力。同时考虑到张开型裂纹的变形和闭合对裂纹尖端应力分布的影响,对张开型裂纹的传统应力强度因子进行修正,以反映其闭合变形特征对张开型裂纹起裂的影响。6.考虑到裂纹几何形状对裂纹起裂规律的影响,文中应用了陈篪提出的真实裂纹模型对张开型裂纹进行断裂分析。首先采用复变函数和保角变换的方法求出了裂纹面的周边应力分布,以此为依据得出了裂纹的应力强度因子,对张开型裂纹进行了起裂分析。结合试验采用陈篪裂纹模型和椭圆型裂纹模型对张开型裂纹进起裂分析,发现陈篪裂纹模型的分析结果更符合试验结果,为张开型裂纹的起裂分析提供了一个新的思路。（二）张开型初始裂纹的翼型裂纹扩展和失稳研究1.采用PYTHON语言对ABAQUS进行了二次开发,实现了有限元模拟裂纹扩展过程中网格的重新剖分功能,采用最大拉应力准则计算了翼型裂纹的扩展角,并编写了复合应力强度因子计算的子程序,在整个数值模拟过程中,计算了翼型裂纹路径上各点的Ⅰ/Ⅱ型应力强度因子、扩展角、复合应力强度因子等,并将翼型裂纹的这些参量写入指定的数据文件。成功地模拟了压缩作用下翼型裂纹的扩展过程。2.采用数值和试验相结合的方法研究了翼型裂纹的渐近扩展过程,发现翼型裂纹的扩展路径有明显的渐近性质,其渐近线为过初始裂纹中心点、平行于最大压主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径的这个特点,采用双曲线参数方程近似表示翼型裂纹路径,该双曲线方程的未知参数为初始裂纹的起裂角、初始裂纹加载角、初始裂纹长度,参数物理意义明确,便于应用,并采用了数值和试验的方法对文中提出的双曲线路径进行了验证。3.根据翼型裂纹的渐近特点,建立了“张开型—曲线翼型裂纹模型”,用于分析受压条件下张开型初始裂纹的翼型裂纹扩展失稳规律。由于该模型的翼型裂纹扩展路径预知,不需要对有限元网格进行重新划分,可以采用有限元直接计算路径上的应力强度因子,即采用少数的几个点能得出裂纹的扩展载荷与翼型裂纹长度的对应关系,简化了有限元计算。最后采用该模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行了分析,将模型的计算结果和数值及试验结果对比,发现三者吻合的很好,这表明了双曲线翼型裂纹模型的有效性。4.裂纹体失稳载荷边界效应的分析,总体而言边界尺寸对翼型裂纹的扩展路径影响较小,而对翼型裂纹的扩展载荷（或应力强度因子）影响较大。对单轴作用下有限板而言,由于边界效应的影响,其应力强度因子趋近于一个正值,而无限大板的应力强度因子则逐渐趋向于0。所以对翼型裂纹扩展分析时,要注意边界效应的影响。（三）闭合型初始裂纹的翼型裂纹的扩展、失稳分析1.采用ABAQUS二次开发对翼型裂纹的扩展过程进行了数值模拟,同样发现翼型裂纹的扩展路径具有的渐近性质:其渐近线为平行于最大压主应力的某条直线。与张开型初始裂纹的翼型裂纹路径的渐近线不同,闭合型初始裂纹的翼型裂纹路径的渐近线不一定过初始裂纹的中心点,其渐近线的位置和裂纹面的摩擦系数相关,当摩擦系数为0时,渐近线过初始裂纹的中心点,当摩擦系数不为0时,其渐近线不过初始裂纹的中心线。并通过理论推导得出了闭合型初始裂纹的翼型裂纹路径的渐近线方程。2.基于翼型裂纹路径的这个特点,仍采用双曲线参数方程近似表示了翼型裂纹路径,其未知参数为初始裂纹长度、初始裂纹角、初始裂纹面摩擦系数等,便于求解,并采用数值模拟的方法验证了所得双曲线方程表示翼型裂纹路径的可行性,在此基础上提出了“闭合型一曲线翼型裂纹模型”,用于分析闭合型初始裂纹的扩展和失稳特性,并采用试验和数值模拟的方法对该模型进行了验证。3.采用双曲线翼型裂纹模型和传统的直线型翼型裂纹模型分别对试验中的翼型裂纹扩展进行了分析,发现两者计算结果有较大的差别,并和试验结果及数值模拟的结果进行了对比分析,发现文中的曲线翼型裂纹模型和试验吻合的更好,而传统的直线型翼型裂纹模型和试验相差较大,这表明了双曲线裂纹模型的有效性。4.简要地分析了文中所提出的“张开型—翼型裂纹模型”和“闭合型—翼型裂纹模型”的差别,结果显示张开型初始裂纹的翼型裂纹扩展路径和相同条件下闭合型初始裂纹的翼型裂纹扩展路径及扩展过程中翼型裂纹应力强度因子差别较大,所以在研究裂纹的起裂扩展时,要分析初始裂纹起裂扩张过程中存在的状态（即判断是张开型初始裂纹还是闭合型初始裂纹）,以确定采用哪一种翼型裂纹模型分析,同时也说明了对张开型裂纹闭合准则研究的必要性。
二、The crack tip fields of Mode Ⅱ stationary growth crack on bimaterial interface（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The crack tip fields of Mode Ⅱ stationary growth crack on bimaterial interface（论文提纲范文）
（1）辛解析奇异单元在准静态二维线粘弹性断裂分析中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 断裂力学研究进展 |
| 1.2.1 弹性断裂力学的断裂准则 |
| 1.2.2 弹性断裂力学的研究方法 |
| 1.2.3 粘弹性断裂力学的研究概况 |
| 1.3 常见的断裂问题 |
| 1.3.1 均质材料含裂纹问题 |
| 1.3.2 两种材料含界面裂纹问题 |
| 1.3.3 均质材料含切口问题 |
| 1.3.4 多种材料含界面端问题 |
| 1.4 粘弹性断裂问题中分析时域的方法 |
| 1.4.1 Laplace积分变换及数值逆变换方法 |
| 1.4.2 时域数值离散方法 |
| 1.5 断裂分析中的有限元方法 |
| 1.5.1 常规有限元 |
| 1.5.2 奇异有限元 |
| 1.6 辛方法在断裂力学中的研究现状 |
| 1.7 本文研究工作 |
| 2 粘弹性问题的基本方程及分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 准静态线粘弹性问题的基本方程 |
| 2.2.1 畸变和体变线粘弹性本构方程 |
| 2.2.2 线粘弹性问题的初值条件 |
| 2.2.3 线粘弹性问题的其余基本方程 |
| 2.3 线粘弹性问题分析的Laplace积分变换方法 |
| 2.3.1 三维线粘弹性问题的Laplace域内本构方程 |
| 2.3.2 二维平面线粘弹性问题的Laplace域内基本方程 |
| 2.3.3 数值Laplace逆变换 |
| 2.4 一类线粘弹性问题分析的精细时域展开算法 |
| 2.4.1 二维平面线粘弹性问题的时域内基本方程 |
| 2.4.2 精细时域展开算法与应力型递推格式 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 含裂纹和V型切口平面断裂问题的辛求解体系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何模型 |
| 3.3 平面断裂问题的辛求解体系 |
| 3.3.1 极坐标系基本方程 |
| 3.3.2 单材料含裂纹问题的辛本征解 |
| 3.3.3 两种材料含界面裂纹问题的辛本征解 |
| 3.3.4 单材料含V型切口问题的辛本征解 |
| 3.3.5 其他一些含裂纹或者V型切口问题的辛本征解 |
| 3.3.6 辛本征展开解 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 辛解析奇异单元和位移型递推格式相结合求解单材料含裂纹线粘弹性问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 位移型递推格式 |
| 4.3 递推格式准弹性问题的有限元求解 |
| 4.3.1 常规有限单元的构建 |
| 4.3.2 辛解析奇异单元的构建 |
| 4.4 奇异单元内的粘弹性位移场和应力场 |
| 4.5 裂纹粘弹性断裂参数 |
| 4.6 递推过程收敛准则 |
| 4.7 数值算例 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 辛解析奇异单元和拉氏变换相结合求解双材料含界面裂纹线粘弹性问题 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 界面裂纹尖端辛解析奇异单元的构建 |
| 5.3 界面裂纹粘弹性断裂参数 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 辛解析奇异单元和拉氏变换相结合求解单材料含V型切口线粘弹性问题 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 切口顶端辛解析奇异单元的构建 |
| 6.3 切口粘弹性断裂参数 |
| 6.4 数值算例 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）金属材料宏观裂纹与细观缺陷互作的多尺度二维扩展有限元法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 经典线弹性断裂理论 |
| 1.2.2 经典弹塑性断裂理论 |
| 1.2.3 扩展有限元法的发展 |
| 1.2.4 混合单元与收敛率 |
| 1.2.5 数值积分方案 |
| 1.2.6 XFEM的应用 |
| 1.2.7 多尺度算法 |
| 1.2.8 程序设计和软件开发 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 扩展有限元法框架及其应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单位分解法 |
| 2.3 扩展有限元控制方程 |
| 2.3.1 裂纹的加强函数 |
| 2.3.2 夹杂的加强函数 |
| 2.3.3 孔洞问题的处理 |
| 2.3.4 控制方程 |
| 2.3.5 数值积分方案 |
| 2.4 算例 |
| 2.4.1 单边裂纹板 |
| 2.4.2 中心斜裂纹板 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 裂纹扩展模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水平集法 |
| 3.3 应力强度因子(SIF)和J积分 |
| 3.3.1 应力强度因子和J积分的定义 |
| 3.3.2 相互作用积分法 |
| 3.4 裂纹生长模型 |
| 3.4.1 裂纹生长角 |
| 3.4.2 裂纹生长量 |
| 3.4.3 等效应力强度因子计算 |
| 3.4.4 疲劳裂纹模型的积分 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.5.1 网格及Δa独立性验证 |
| 3.5.2 裂纹路径分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 金属材料裂纹稳定扩展模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弹塑性加强函数 |
| 4.3 非线性求解过程 |
| 4.4 混合单元的处理 |
| 4.5 算例 |
| 4.5.1 圆形拉伸试件 |
| 4.5.2 外伸梁 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 多尺度力学建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多尺度分解 |
| 5.3 多尺度关联 |
| 5.3.1 有限元离散 |
| 5.3.2 数值积分 |
| 5.3.3 多尺度投射 |
| 5.3.4 求解步骤 |
| 5.4 关键参数的影响 |
| 5.4.1 宏观网格密度 |
| 5.4.2 微观网格密度 |
| 5.4.3 微观计算域尺寸 |
| 5.5 算法改进 |
| 5.5.1 改进算法验证 |
| 5.5.2 算法的应用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 宏观裂纹与细观缺陷相互作用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 细观裂纹的椭圆方程 |
| 6.3 众多细观裂纹随机分布 |
| 6.4 细观缺陷抑制与增大效应 |
| 6.4.1 算例Ⅰ：对称的细观裂纹问题 |
| 6.4.2 算例Ⅱ：纯Ⅰ型断裂的细观夹杂问题 |
| 6.4.3 算例Ⅲ：纯Ⅱ型断裂的细观夹杂问题 |
| 6.4.4 算例IV：细观孔洞的断裂问题 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 细观裂纹对宏观裂纹扩展影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 裂纹扩展的多尺度方法 |
| 7.3 细观缺陷影响的规律 |
| 7.3.1 细观裂纹的影响 |
| 7.3.2 细观孔洞的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新成果 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 攻读博士学位期间的论文和科研情况 |
| 本课题组历届研究生学位论文及相关情况一览表 |
（3）极少网格重划分的裂纹扩展求积元模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 断裂力学简介 |
| 1.2.1 线弹性断裂力学基本概念 |
| 1.2.2 弹塑性断裂力学基本概念 |
| 1.2.3 复合裂纹扩展准则 |
| 1.3 数值方法研究裂纹扩展的发展现状 |
| 1.4 弱形式求积元法概述 |
| 1.4.1 弱形式求积元法的基本思想 |
| 1.4.2 分区广义变分原理 |
| 1.4.3 弱形式求积元法计算平面裂纹应力强度因子 |
| 1.5 本文的主要研究内容和技术路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 1.5.3 论文组织 |
| 2 圆形余能区的弱形式求积元法模拟平面裂纹扩展 |
| 2.1 裂纹尖端断裂参量计算 |
| 2.1.1 圆形余能区计算应力强度因子K |
| 2.1.2 J积分的计算 |
| 2.2 裂纹扩展方向及长度确定 |
| 2.2.1 裂纹扩展方向计算 |
| 2.2.2 裂纹扩展长度确定 |
| 2.3 网格划分及重划分 |
| 2.3.1 相邻扩展步间位置信息传递机制 |
| 2.3.2 网格划分及重划分规则 |
| 2.4 算法流程及参数介绍 |
| 2.5 数值算例 |
| 2.5.1 剪切荷载下矩形板边裂纹扩展模拟 |
| 2.5.2 双向拉力下双悬臂梁裂纹扩展模拟 |
| 2.5.3 四点弯曲梁单边裂纹扩展模拟 |
| 2.5.4 四点弯曲梁双边裂纹扩展模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 矩形余能区的弱形式求积元法模拟平面裂纹扩展问题 |
| 3.1 余能公式推导 |
| 3.2 边界混和功公式推导 |
| 3.2.1 修正积分加权系数 |
| 3.2.2 替换积分参考系 |
| 3.3 应力场计算参数分析 |
| 3.3.1 余能区尺寸比例λ对裂纹尖端应力场计算的影响 |
| 3.3.2 应力场系数截断项数n对裂纹尖端应力场计算的影响 |
| 3.3.3 求积单元单方向求积节点个数N对裂纹尖端应力场计算的影响 |
| 3.3.4 矩形余能区的长宽比γ裂纹尖端应力场计算的影响 |
| 3.3.5 应力场系数计算结果与参考文献结果对比 |
| 3.4 网格划分及重划分规则 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 曲边界处理 |
| 4.1 圆弧边界单元映射函数构造 |
| 4.2 Serendipity单元映射函数构造 |
| 4.3 数值算例 |
| 4.3.1 双向拉伸下单孔板单边裂纹扩展模拟 |
| 4.3.2 双向拉伸下双孔板双边裂纹扩展模拟 |
| 4.3.3 含边裂纹半圆弯曲试样裂纹扩展模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 主要结论与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 今后研究展望 |
| 5.3.1 本文的不足 |
| 5.3.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）界面断裂分析的“加料”有限元方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 弹性界面裂纹分析方法 |
| 1.2.1 解析法 |
| 1.2.2 权函数法与边界元法 |
| 1.2.3 常规有限元与奇异有限元法 |
| 1.2.4 “加料”有限元法 |
| 1.3 粘弹性界面裂纹分析方法 |
| 1.4 裂尖在界面上的斜裂纹分析方法 |
| 1.5 界面切口分析方法 |
| 1.5.1 应力奇异性指数分析 |
| 1.5.2 应力强度因子计算方法 |
| 1.6 界面断裂反平面问题分析方法 |
| 1.7 界面断裂准则 |
| 1.8 论文主要内容 |
| 第二章 典型界面断裂问题奇异场分析 |
| 2.1 平面问题特征值 |
| 2.1.1 应力和位移场的一般形式 |
| 2.1.2 特征矩阵与特征值方程 |
| 2.1.3 特征值结果分析 |
| 2.2 平面问题应力和位移场 |
| 2.2.1 特征值为实数时的应力和位移场 |
| 2.2.2 特征值为复数时的应力和位移场 |
| 2.2.3 计算结果分析 |
| 2.3 反平面问题应力和位移场 |
| 2.3.1 特征值分析 |
| 2.3.2 应力和位移场 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 弹性界面裂纹“加料”有限元方法 |
| 3.1 二维弹性界面裂纹“加料”有限元法 |
| 3.1.1 “加料”裂尖单元位移模式 |
| 3.1.2 过渡单元位移模式 |
| 3.1.3 形函数及应变矩阵 |
| 3.1.4 位移场角函数导数 |
| 3.1.5 有限元方程 |
| 3.1.6 算例验证及分析 |
| 3.2 三维弹性界面裂纹“加料”有限元法 |
| 3.2.1 界面裂纹“加料”单元位移模式 |
| 3.2.2 “加料”界面裂纹单元局部柱坐标系 |
| 3.2.3 “加料”界面裂纹元形函数及应变矩阵 |
| 3.2.4 三维“加料”界面裂纹单元方程 |
| 3.2.5 算例验证及分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 垂直界面裂纹与界面V型切口“加料”有限元法 |
| 4.1 垂直界面裂纹“加料”有限元方法 |
| 4.1.1 垂直界面裂纹“加料”单元位移模式 |
| 4.1.2 附加形函数矩阵与应变矩阵 |
| 4.1.3 算例验证及分析 |
| 4.2 二维界面V型切口“加料”有限元方法 |
| 4.2.1 界面V型切口“加料”单元位移模式 |
| 4.2.2 附加形函数矩阵与应变矩阵 |
| 4.2.3 算例及结果分析 |
| 4.3 三维界面V型切口“加料”有限元法 |
| 4.3.1 三维弹性界面V型切口尖端位移场 |
| 4.3.2 算例及分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 二维粘弹性界面裂纹增量“加料”有限元法 |
| 5.1 粘弹性界面裂纹尖端位移场 |
| 5.1.1 粘弹性界面断裂问题奇异场 |
| 5.1.2 粘弹性界面裂纹尖端位移场 |
| 5.1.3 “加料”裂尖单元位移模式 |
| 5.1.4 过渡单元位移模式 |
| 5.2 增量型“加料”有限元法 |
| 5.2.1 位移和应变的增量形式 |
| 5.2.2 增量型粘弹性本构方程 |
| 5.2.3 粘弹性界面裂纹增量“加料”有限元方程 |
| 5.2.4 粘弹性界面裂纹应变能释放率 |
| 5.3 算例验证与分析 |
| 5.3.1 算例1 |
| 5.3.2 算例2 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 三维粘弹性界面裂纹增量“加料”有限元方法 |
| 6.1 三维粘弹性界面裂纹增量“加料”有限元法 |
| 6.1.1 三维粘弹性界面裂纹尖端位移场 |
| 6.1.2 三维粘弹性界面裂纹“加料”单元位移模式 |
| 6.2 三维粘弹性界面裂纹“加料”有限元列式 |
| 6.2.1 位移和应变的增量形式 |
| 6.2.2 热粘弹性增量型本构方程 |
| 6.2.3 增量型“加料”有限元方程 |
| 6.2.4 三维粘弹性界面裂纹应变能释放率 |
| 6.3 算例验证及分析 |
| 6.3.1 算例1 |
| 6.3.2 算例2 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 几种“加料”有限元方法在固体火箭中的应用 |
| 7.1 固体火箭发动机装药界面脱粘“加料”有限元分析 |
| 7.1.1 “加料”有限元模型 |
| 7.1.2 材料属性与载荷工况 |
| 7.1.3 计算结果分析 |
| 7.2 含垂直界面裂纹的热障涂层“加料”有限元分析 |
| 7.2.1 涂层结构与计算模型 |
| 7.2.2 温度场计算结果 |
| 7.2.3 应力场计算结果 |
| 7.3 粘接界面V型切口“加料”有限元分析 |
| 7.3.1 “加料”有限元分析模型 |
| 7.3.2 粘接层特性对断裂参量的影响 |
| 7.3.3 界面端部裂纹力学特征分析 |
| 7.4 小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录A 裂尖位于界面上的斜裂纹特征矩阵 |
| 附录B 双材料界面V型切口特征矩阵 |
| 附录C 极坐标系下界面裂纹尖端位移场角函数解析解 |
（5）基于比例边界有限元方法的混凝土结构静动态断裂模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| CONTENTS |
| 图表目录 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景和意义 |
| 1.2 线弹性断裂力学的基本概念 |
| 1.2.1 裂纹的变形模式 |
| 1.2.2 各向同性的裂纹尖端附近位移场与应力场 |
| 1.2.3 复合型裂纹模型的扩展准则 |
| 1.2.4 应力强度因子的数值求解 |
| 1.3 断裂力学在混凝土材料中的应用 |
| 1.3.1 混凝土的断裂行为 |
| 1.3.2 线弹性断裂力学的应用 |
| 1.3.3 非线性断裂力学的应用 |
| 1.3.4 细观力学的应用 |
| 1.4 模拟裂纹扩展的数值计算方法 |
| 1.4.1 有限元法(FEM) |
| 1.4.2 边界元法(BEM) |
| 1.4.3 无网格法(Meshless/Meshfree Method) |
| 1.4.4 扩展有限元(XFEM) |
| 1.4.5 比例边界有限元(SBFEM) |
| 1.5 本文主要研究思路与内容 |
| 2 比例边界有限元法及其在断裂力学和结构-地基动力相互作用问题中的应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SBFEM研究进展概述 |
| 2.3 SBFEM基本理论 |
| 2.3.1 SBFEM基本概念 |
| 2.3.2 比例坐标变换 |
| 2.3.3 弹性动力学控制方程 |
| 2.3.4 用加权余量法推导SBFEM位移控制方程 |
| 2.3.5 SBFEM动力刚度控制方程 |
| 2.4 无限地基加速度单位脉冲响应函数的求解 |
| 2.5 SBFEM控制方程求解 |
| 2.5.1 超单元静力刚度阵的计算 |
| 2.5.2 超单元静力质量阵的计算 |
| 2.5.3 基于SBFEM的应力强度因子的求解 |
| 2.6 SBFEM简单的网格重剖分技术 |
| 2.7 SBFEM基本特点概述 |
| 2.7.1 SBFEM的优势 |
| 2.7.2 SBFEM的不足 |
| 3 基于SBFEM任意角度复合型裂纹断裂能计算的J积分方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 线弹性材料复合型裂纹断裂能与应力强度因子之间的关系推导 |
| 3.2.1 J积分的基本理论 |
| 3.2.2 任意角度复合型Griffith裂纹J积分的公式推导 |
| 3.2.3 FEM和SBFEM两种数值方法的验证 |
| 3.3 断裂能与应力强度因子之间关系的应用 |
| 3.3.1 SBFEM求解应力强度因子 |
| 3.3.2 J积分的求解 |
| 3.3.3 基于新网格J积分和应力强度因子的求解 |
| 3.4 结论 |
| 4 用SBFEM超单元重剖分技术来模拟混凝土梁粘聚裂纹的扩展 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 线性渐进叠加假设概念及粘聚裂纹SIFs的SBFEM计算 |
| 4.2.1 线性渐进叠加假设概念 |
| 4.2.2 粘聚裂纹SIFs的SBFEM计算 |
| 4.3 超单元重剖分技术的实现步骤 |
| 4.4 计算步骤 |
| 4.5 数值算例及结果讨论 |
| 4.5.1 三点弯曲梁 |
| 4.5.2 四点剪切梁 |
| 4.6 结论 |
| 5 基于SBFEM动态断裂问题的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 运动裂纹的应力强度因子的求解 |
| 5.3 基于SBFEM网格重剖分技术的网格映射技术 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.4.1 稳定裂纹的动力分析 |
| 5.4.2 基于SBFEM简单网格重剖分技术-有限板裂纹固定扩展速度的扩展模拟 |
| 5.4.3 基于SBFEM超单元重剖分技术-有限板裂纹固定扩展速度的扩展模拟 |
| 5.5 结论 |
| 6 基于SBFEM地震作用下重力坝裂纹扩展过程的模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于SBFEM的大坝-地基动力相互作用时域计算 |
| 6.3 裂纹扩展过程中裂纹面的接触问题 |
| 6.3.1 弹性静力摩擦接触问题的基本描述 |
| 6.3.2. 维静力摩擦接触问题接触条件的B-可微方程组形式 |
| 6.3.3. 维弹性摩擦接触问题的B-可微方程组形式及求解 |
| 6.3.4 数值算例 |
| 6.3.5 小结 |
| 6.4 Koyna重力坝的地震响应分析 |
| 6.4.1 基本情况介绍 |
| 6.4.2 Koyna大坝线弹性动力分析 |
| 6.4.3 上游面裂纹在地震作用下应力强度因子的求解 |
| 6.4.4 上游面裂纹在地震作用下开裂分析 |
| 6.5 结论 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点摘要 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）弹性和塑性V形切口应力奇异性分析与界面强度的扩展边界元法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
| 目录 |
| 插图清单 |
| 表格清单 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 工程断裂中非奇异应力项的影响 |
| 1.3 裂纹扩展研究现状 |
| 1.4 切口应力奇异性指数研究概况 |
| 1.4.1 线弹性V形切口应力奇异性指数 |
| 1.4.2 弹塑性V形切口尖端区域应力奇异性指数 |
| 1.5 切口/裂纹应力强度因子研究综述 |
| 1.5.1 线弹性V形切口/裂纹应力强度因子研究现状 |
| 1.5.2 弹塑性V形切口/裂纹应力强度因子研究现状 |
| 1.6 本文的研究目的、意义和内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究意义 |
| 1.6.3 研究内容 |
| 第二章 二维和三维V形切口尖端部应力和热流密度奇异性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复合材料反平面切口问题应力奇异性指数 |
| 2.2.1 单相复合材料反平面切口应力奇异性指数 |
| 2.2.2 两相复合材料反平面切口应力奇异性指数 |
| 2.3 三维V形切口应力奇异性指数 |
| 2.3.1 单材料三维V形切口应力奇异性指数 |
| 2.3.2 双材料三维V形切口应力奇异性指数 |
| 2.4 V形切口端部热流密度奇异性特征指数 |
| 2.4.1 热传导基本方程和边界条件 |
| 2.4.2 单相均匀材料V形切口端部热流密度奇异性 |
| 2.4.3 双相均匀材料V形切口界面热流密度奇异性 |
| 2.4.4 双材料结头端部热流密度奇异性 |
| 2.5 解常微分方程组特征值问题的插值矩阵法 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 扩展边界元法分析线弹性V形切口断裂性能及裂纹扩展 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 线弹性平面V形切口奇异性特征分析 |
| 3.3 分析切口/裂纹结构位移和应力场的新方法——扩展边界元法 |
| 3.4 最大周向应力断裂准则 |
| 3.5 V形切口断裂韧度和非奇异应力项 |
| 3.6 扩展边界元法分析裂纹扩展过程 |
| 3.7 数值算例 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 平面V形切口塑性应力奇异性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平面V形切口尖端区域弹塑性应力奇异场控制方程 |
| 4.3 平面V形切口边界条件和应力奇异性求解过程 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 扩展边界元法分析平面V形切口塑性变形的位移和应力场 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 塑性V形切口尖端区域的应力场和位移场的极坐标表达 |
| 5.3 塑性V形切口尖端区域的应力场和位移场的直角坐标表达 |
| 5.4 平面V形切口结构塑性应力场和位移场的扩展边界元法分析 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（7）基于连续位错模型的热释电材料断裂理论（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 热释电材料断裂力学的研究概况 |
| 1.2.1 热释电材料的断裂力学 |
| 1.2.2 裂纹分叉问题研究 |
| 1.2.3 界面裂纹问题研究 |
| 1.2.4 裂纹面热-电边界条件 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 热释电材料多场耦合问题的 Green 函数 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热释电材料多场耦合问题的 Stroh 型解 |
| 2.3 热释电材料裂纹问题的 Green 函数 |
| 2.3.1 温度场 |
| 2.3.2 问题的特解 |
| 2.3.3 等温压电槽问题 |
| 2.3.4 热-电-力 Green 函数 |
| 2.4 热释电材料中的压电位错解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 热-机-电载荷作用下的裂纹部分接触模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于绝缘裂纹模型的断裂问题研究 |
| 3.3 部分接触模型 |
| 3.4 基于电流导通裂纹模型的断裂问题研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热释电材料裂纹分叉问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂纹与位错的相互作用 |
| 4.2.1 热-电-弹 Green 函数 |
| 4.2.2 裂纹与位错的相互作用问题 |
| 4.3 远场均匀载荷引起的应力与电位移场 |
| 4.4 热释电材料裂纹分叉问题的奇异积分方程 |
| 4.5 数值结果与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 双材料界面断裂分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 各向同性双材料界面断裂问题 |
| 5.2.1 基本方程 |
| 5.2.2 界面裂纹 无振荡奇异性 |
| 5.2.3 界面裂纹 振荡奇异性 |
| 5.2.4 数值结果与讨论 |
| 5.3 热释电双材料界面断裂问题 |
| 5.3.1 热释电双材料 Green 函数 |
| 5.3.2 热释电界面裂纹 无振荡奇异性 |
| 5.3.3 热释电界面裂纹 振荡奇异性 |
| 5.3.4 数值结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 热释电材料裂纹面热-电边界条件问题 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于有限厚度裂纹模型的断裂问题 |
| 6.3 理想裂纹面边界条件 |
| 6.4 数值结果与讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）基于CB壳与亚界面断裂问题的扩展有限元算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 平面曲折裂纹 |
| 1.2.1 平面曲折裂纹的“自仿射”相关性 |
| 1.2.2 平面裂纹扩展的数值研究方法 |
| 1.3 曲面复杂形状裂纹 |
| 1.3.1 曲面复杂形状裂纹扩展的实验研究 |
| 1.3.2 曲面复杂形状裂纹扩展的数值研究方法 |
| 1.4 本文工作思路 |
| 第2章 二维间断问题的扩展有限元模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 断裂力学理论解答 |
| 2.3 扩展有限元 |
| 2.3.1 基本思想 |
| 2.3.2 控制方程 |
| 2.3.3 水平集方法 |
| 2.3.4 积分方案 |
| 2.3.5 质量矩阵的构造 |
| 2.3.6 后处理方案 |
| 2.4 裂纹扩展准则 |
| 2.4.1 最大周向应力准则 |
| 2.4.2 相互作用积分 |
| 2.5 基于扩展有限元的二维算例分析 |
| 2.5.1 扩展有限元的精度分析 |
| 2.5.2 混合型裂纹扩展的数值模拟 |
| 2.5.3 界面的数值模拟 |
| 2.5.4 孔洞的数值模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 双材料中的亚界面裂纹扩展 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 亚界面裂纹的理论结果 |
| 3.2.1 亚界面裂纹的复变函数解 |
| 3.2.2 考虑裂纹面作用区的解答 |
| 3.2.3 有限尺寸的解析研究 |
| 3.3 基于扩展有限元的亚界面裂纹模拟 |
| 3.3.1 准静态亚界面裂纹扩展实验 |
| 3.3.2 亚界面裂纹扩展的扩展有限元模拟 |
| 3.4 双材料中亚界面裂纹的平衡状态 |
| 3.4.1 裂纹初始位置对断裂混合度影响 |
| 3.4.2 材料不均匀性与载荷非对称性的影响 |
| 3.5 倾斜界面对亚界面裂纹走向的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 CB壳单元的扩展有限元 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 板壳断裂力学概述 |
| 4.2.1 Kirchhoff板壳弯曲断裂理论 |
| 4.2.2 Reissner板壳弯曲断裂理论 |
| 4.2.3 板壳断裂理论与三维有限元计算的比较 |
| 4.3 常用壳单元简介 |
| 4.3.1 Belytschko-Lin-Tsay壳单元 |
| 4.3.2 CB壳单元 |
| 4.4 基于CB壳单元的扩展有限元 |
| 4.4.1 形函数的构造 |
| 4.4.2 不垂直于中面的裂纹的构造 |
| 4.4.3 完全的Lagragian格式 |
| 4.4.4 时间推进方案与线性化 |
| 4.4.5 实体单元向壳的转化 |
| 4.5 裂纹扩展准则 |
| 4.5.1 应力强度因子的计算方法 |
| 4.5.2 最大能量释放率准则 |
| 4.6 算例分析 |
| 4.6.1 有限大板内的中心穿透裂纹 |
| 4.6.2 板内III型裂纹扩展 |
| 4.6.3 含静止裂纹管道的弯曲问题 |
| 4.6.4 管道上沿指定路径扩展的裂纹 |
| 4.6.5 管道任意裂纹扩展 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）EB-PVD热障涂层的断裂行为研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术 |
| 1.1.2 热障涂层(TBCs) |
| 1.2 涂层/基体界面强度的断裂力学研究 |
| 1.2.1 界面裂纹附近的应力分布特性 |
| 1.2.2 界面断裂参量 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 基体和涂层的力学性能 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 基体材料 |
| 2.1.2 表面陶瓷层材料 |
| 2.1.3 粘结层材料 |
| 2.2 高温基体合金的力学性能 |
| 2.3 两个涂层的力学性能 |
| 2.3.1 涂层的弹性模量 |
| 2.3.2 涂层的泊松比 |
| 第三章 热障涂层的断裂行为基本特征 |
| 3.1 三点弯曲试验中涂层中裂纹产生行为 |
| 3.1.1 试验及观察结果 |
| 3.1.2 裂纹产生的力矩分析 |
| 3.2 有限元分析 |
| 3.2.1 分析条件和模型 |
| 3.2.2 涂层界面附近区域的应力应变分布 |
| 第四章 传统断裂参量在界面断裂问题中的探究 |
| 4.1 传统断裂参量及求解方法 |
| 4.1.1 界面裂纹复应力强度因子 |
| 4.1.2 界面裂纹J 积分 |
| 4.2 有限元分析模拟断裂力学拉伸试验 |
| 4.2.1 断裂力学试验的试样制备 |
| 4.2.2 有限元模拟 |
| 4.3 TBCs 涂层/Q345 钢界面裂纹的K 因子及J 积分 |
| 4.3.1 热障涂层/Q345 钢界面裂纹的K 因子 |
| 4.3.2 界面裂纹的K 因子的有效性分析 |
| 4.3.3 热障涂层/Q345 钢界面裂纹的J 积分 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）压缩作用下岩体裂纹起裂扩展规律及失稳特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 岩石断裂力学的应用背景 |
| 1.2 岩石断裂力学的发展现状 |
| 1.2.1 断裂理论的研究 |
| 1.2.2 试验研究 |
| 1.2.3 数值方法研究 |
| 1.3 论文选题及其依据 |
| 1.3.1 张开型裂纹闭合效应问题 |
| 1.3.2 张开型初始裂纹的翼型裂纹扩展路径及失稳规律的研究 |
| 1.3.3 闭合型初始裂纹的翼型裂纹的曲线路径及扩展失稳规律研究 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 2 压缩条件下张开型裂纹面闭合变形规律的研究 |
| 2.1 复变函数在断裂力学中的应用 |
| 2.2 压缩作用下张开型裂纹面变形规律的研究 |
| 2.2.1 裂纹面的位移参数 |
| 2.2.2 变形后裂纹面的构型方程 |
| 2.3 裂纹面闭合准则 |
| 2.3.1 裂纹闭合的几何模型 |
| 2.3.2 闭合规律的推导 |
| 2.3.3 等比加载条件下闭合判据应用 |
| 2.3.4 非等比加载条件下闭合判据应用 |
| 2.4 算例分析 |
| 2.4.1 等比加载裂纹闭合分析 |
| 2.4.2 非等比加载裂纹闭合分析 |
| 2.5 小结 |
| 3 张开裂纹闭合准则的简化及其数值验证 |
| 3.1 闭合准则的简化 |
| 3.1.1 裂纹面的变形闭合准则的简化 |
| 3.1.2 简化公式误差分析 |
| 3.1.3 算例分析 |
| 3.2 闭合准则的数值验证 |
| 3.2.1 试验描述 |
| 3.2.2 有限元模型 |
| 3.2.3 裂纹闭合过程数值模拟 |
| 3.2.4 数值结果分析 |
| 3.3 小结 |
| 4 张开型裂纹的起裂特性分析 |
| 4.1 张开型裂纹起裂分析中存在的问题 |
| 4.2 张开型裂纹起裂分析 |
| 4.2.1 起裂准则 |
| 4.2.2 闭合效应分析 |
| 4.2.3 算例分析 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 张开型裂纹其他模型—陈箎裂纹模型 |
| 4.3.1 概述 |
| 4.3.2 陈箎裂纹模型 |
| 4.3.3 复合加载下孔边应力求解 |
| 4.3.4 应力强度因子求解 |
| 4.3.5 算例分析 |
| 4.3.6 小结 |
| 5 张开型初始裂纹扩展特性的试验及数值模拟研究 |
| 5.1 试验研究 |
| 5.1.1 概述 |
| 5.1.2 材料参数测定 |
| 5.1.3 裂纹体试件及其试验设备 |
| 5.1.4 试验结果 |
| 5.2 压缩条件下翼型裂纹的扩展数值模拟 |
| 5.2.1 PYTHON语言与ABAQUS二次开发 |
| 5.2.2 裂纹扩展过程的数值模拟 |
| 5.2.3 翼型裂纹的扩展路径分析 |
| 5.2.4 翼型裂纹扩展路径的渐近线确定 |
| 5.2.5 翼型裂纹的扩展载荷分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 张开型初始裂纹的曲线翼型裂纹模型的建立及渐近破坏分析 |
| 6.1 张开型初始裂纹的曲线翼型裂纹裂纹模型 |
| 6.1.1 曲线翼型裂纹路径理论分析 |
| 6.1.2 单轴作用下翼型裂纹路径表达式验证 |
| 6.1.3 双轴轴作用下翼型裂纹路径验证 |
| 6.1.4 曲线翼型裂纹模型的提出 |
| 6.2 张开型—曲线翼型裂纹模型应用 |
| 6.3 边界尺寸影响问题 |
| 6.4 小结 |
| 7 闭合型初始裂纹的翼型裂纹扩展特性分析 |
| 7.1 闭合型初始裂纹的翼型裂纹扩展过程的数值模拟 |
| 7.1.1 基本受力模型 |
| 7.1.2 数值模拟方法 |
| 7.2 翼型裂纹扩展路径的二种极限情况分析 |
| 7.3 闭合型初始裂纹的曲线翼型裂纹模型 |
| 7.3.1 曲线翼型裂纹渐近线分析 |
| 7.3.2 翼型裂纹扩展路径推导 |
| 7.3.3 单轴作用下翼型裂纹扩展路径数值验证 |
| 7.3.4 双轴作用下翼型裂纹扩展路径数值验证 |
| 7.3.5 曲线翼型裂纹模型的提出 |
| 7.4 闭合型—曲线翼型裂纹模型试验验证 |
| 7.5 边界尺寸的影响 |
| 7.6 曲线翼型裂纹模型和传统直线翼型裂纹模型比较分析 |
| 7.7 张开型—曲线翼型裂纹模型和闭合型—曲线翼型裂纹模型比较 |
| 7.8 结论 |
| 8 结论和展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 创新点摘要 |
| 致谢 |
四、The crack tip fields of Mode Ⅱ stationary growth crack on bimaterial interface（论文参考文献）
- [1]辛解析奇异单元在准静态二维线粘弹性断裂分析中的应用研究[D]. 李翔. 大连理工大学, 2021
- [2]金属材料宏观裂纹与细观缺陷互作的多尺度二维扩展有限元法[D]. 刘光众. 上海交通大学, 2017(08)
- [3]极少网格重划分的裂纹扩展求积元模拟[D]. 邓鑫. 重庆大学, 2017(06)
- [4]界面断裂分析的“加料”有限元方法[D]. 杨军辉. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [5]基于比例边界有限元方法的混凝土结构静动态断裂模拟[D]. 朱朝磊. 大连理工大学, 2014(07)
- [6]弹性和塑性V形切口应力奇异性分析与界面强度的扩展边界元法研究[D]. 葛仁余. 合肥工业大学, 2014(08)
- [7]基于连续位错模型的热释电材料断裂理论[D]. 张爱兵. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
- [8]基于CB壳与亚界面断裂问题的扩展有限元算法研究[D]. 成斌斌. 清华大学, 2010(05)
- [9]EB-PVD热障涂层的断裂行为研究[D]. 陈哲. 天津大学, 2009(S2)
- [10]压缩作用下岩体裂纹起裂扩展规律及失稳特性的研究[D]. 李强. 大连理工大学, 2008(05)