动态应力强度因子

摘要： 建立一个简易的高温超导材料模型,将含有中心裂纹的超导圆柱置于下降的外磁场中.采用平面应变理论等方法,计算出超导圆柱中的洛伦兹力随时间的变化关系,采用ABAQUES有限元分析的方法,求解出随时间变化的动态应力强度因子.通过改变磁通粘滞流动速度、裂纹的长度和外加最大磁场,得到动态应力强度因子在不同条件下的变化过程.结果表明:磁通粘滞流动的存在改变了超导圆柱俘获磁场的分布,显著的增大了超导圆柱动态应力强度因子的峰值,提高了动态应力强度因子上升的速率.在对高温超导体各方面的研究中,磁通粘滞流动是不应该忽略的.

摘要： 基于分形理论研究了偏折裂纹扩展路径对动载荷作用下黑砂岩的动态断裂力学参数的测试误差影响作用,采用传统的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验装置对修正侧开单裂纹半孔板(improved single cleavage semi-circle specimen,ISCSC)试样进行动态冲击实验,随后采用裂纹扩展计进行裂纹起裂时间与裂纹扩展速度等动态断裂力学参数测试,采用分形理论对测试的裂纹扩展速度与动态应力强度因子进行修正,利用实验-数值法对黑砂岩的动态断裂韧度进行计算。研究结果表明,ISCSC构型构件能够有效应用于岩石材料动态裂纹扩展行为的研究,并发生了止裂现象,经分形修正的裂纹扩展速度与动态断裂韧度更接近实际裂纹动态扩展情况,修正前后得到黑砂岩材料的裂纹扩展速度误差为33.51%,动态断裂韧度最大误差为7.68%,说明利用分形理论对动态断裂韧度等动态断裂参数计算更合理。

摘要： 为研究预制孔洞缺陷对I型裂纹扩展过程的影响与作用机制,利用数字激光动态焦散线方法对预制I型边裂纹和孔洞缺陷的巴西半圆盘进行三点弯动态冲击实验.实验得到以下结论:受到冲击荷载后,与预制的试件内部孔洞相比,预制边裂纹尖端应力集中程度更高,因此内部的缺陷对冲击荷载敏感度较弱;当I型裂纹扩展接近预制圆孔时,预制圆孔会使裂纹扩展的速度和强度因子产生波动变化,且孔洞越大,影响作用越强;当裂纹与圆孔贯通后,由于圆孔钝化作用会抑制裂纹继续扩展,钝化裂纹再次起裂后其裂纹尖强度因子比贯通前最大值提高了124.56％ ～190.60％,扩展速度上升了47.06％ ～57.89％;预制孔洞尺寸存在一最优值,对裂纹再起裂抑制作用和钝化作用最为明显,起裂时的起裂韧度最高,产生这一现象的原因是加载速率和试件缺陷特征共同作用的结果.

摘要： 为研究节理频度对类岩石介质受冲击荷载作用时动态裂纹扩展行为的影响,借助新型数字激光动态焦散线实验系统进行了试验研究.结果表明:随着节理频度的增大,竖向裂纹起裂时的动态应力强度因子减小,但大于水平节理翼侧裂纹起裂时的应力强度因子;裂纹扩展至节理区域时,动态应力强度因子有一个交替震荡的过程,此过程持续时间随节理频度增大而延长;竖向裂纹从加载到起裂时间并不明显改变,但从起裂到试件贯通破坏的时间近似线性增长;竖向裂纹起裂后的速度随节理频度增大有所减小,但大于裂纹扩展通过节理区域后的速度.可见不同节理频度类岩石介质的裂纹扩展行为存在差异,为冲击荷载下岩石断裂破坏提供理论参考.

摘要： 利用数值模拟软件ANSYS,分析卸荷条件下裂纹尖端I型动态应力强度因子(DSIFs)变化规律及其影响因素,研究岩石内部裂纹动态起裂行为.结果表明:围压及其卸荷速率越大,DSIFs峰值越大,卸荷产生的动态效应越明显,轴压对卸荷动态效应无影响;瞬态卸荷时,DSIFs最大值出现在卸荷后的持续阶段,存在滞后效应;卸荷过程中随内部应变能的释放,DSIFs时程曲线呈衰减效应;围岩刚度对卸荷条件下的DSIFs有显著影响,围岩刚度相对于岩爆体越小,DSIFs峰值越大,动态效应越明显;高卸荷速率初期,起裂韧度增率大于DSIFs增率,裂纹不会立即起裂,随卸荷时间的增加,裂纹发生起裂.

摘要： 为了研究压电效应下一维六方准晶正六边形孔边快速传播裂纹问题,采用动力学理论,推导了一维六方压电准晶在运动坐标系下的反平面弹性问题的控制方程.引入无限大平面内正六边形孔口双裂纹到数学平面的保角映射函数,利用柯西积分公式,研究了在电不渗透的边界条件下一维六方压电准晶中正六边形孔边快速传播裂纹的反平面动态问题,得出了当裂纹匀速传播时,动态应力强度因子和电位移强度因子的解析解.这些结论在工程的动态实践应用分析中具有一定的参考价值.

摘要： 采用动态焦散线实验方法,对冲击作用下不同厚度的三点弯曲梁进行了研究,分析了厚度对其动态断裂过程的影响.结果表明:不同厚度三点弯曲梁在动态冲击实验中,预制裂纹起裂时间和扩展时间受到试件厚度的影响.厚度越大,起裂越慢,扩展时间越长;试件起裂后,不同厚度下裂尖的扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均呈现先快速上升后波动下降的趋势;裂尖扩展速度和动态应力强度因子的峰值随着厚度的增大呈现先上升后下降的趋势;厚度影响了反射应力波对裂纹扩展的抑制作用.

摘要： 为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验.基于冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律.结果表明:不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长.由此得出结论:当缺口角度对含裂纹缺口构件的动态断裂有一定影响,当缺口角度小于90°时影响不显著,当缺口角度大于90°时起裂难度显著增加.

摘要： 为验证考虑裂纹面接触和动态荷载时,中心裂纹巴西圆盘(CCBD)试件用于分离式Hopkinson压杆(SHPB)系统中测量脆性材料复合型动态断裂韧度的可行性,以及研究裂纹面接触对动态断裂韧度实验结果的影响.通过有限元法建立SHPB-CCBD三维有限元模型,计算了不同加载条件下CCBD试件的动态应力强度因子(DSIF).结果表明:在实验中,将考虑裂纹面接触的应力强度因子(SIF)准静态公式推广为动态公式,需要判定断裂时间是否达到应力平衡的时间条件;压剪复合型加载时,裂纹面接触导致裂纹面应力变化,会对Ⅱ型裂纹的DSIF产生显著影响,不考虑裂纹面接触的影响将会导致Ⅱ型DSIF的测试值偏大.

摘要： 为了确定在平行于裂纹的阶跃压缩载荷作用下有限板中心孔单边裂纹的动态应力强度因子，采用有限元法求解了这个含裂结构。裂尖平方根应力奇异性使用由8节点二维等参单元退化而成的四分之一节点奇异单元来模拟。应用位移相关技术计算了有无裂纹面接触情况下的动态应力强度因子，研究了裂纹面接触作用对动态应力强度因子的影响。数值结果表明：如果忽略裂纹面的接触作用，会得到负的I型动态应力强度因子以及实际上不可能出现的裂纹面相互穿透或重叠现象将发生；裂纹面接触对I型动态应力强度因子有很大的影响。

摘要： 本文通过有限元分析软件ANSYS数值模拟手段,分析了爆破荷载作用下,裂纹长度与类型、不同的装药量对裂纹尖端动态应力强度因子的影响以及预裂与光面爆破动态应力强度因子比较分析.计算得出:预裂爆破预裂缝的产生主要是从炮孔处产生的开口裂纹在冲击波以及爆生气体的作用下扩展形成的;随着药径与孔径比的增大,动态应力强度因子也逐渐增大,动态应力强度因子曲线形态不变;由于自由面的存在,光面爆破裂纹应力强度动态因子后续峰值较预裂爆破的大.

摘要： 本文通过有限元分析软件ANSYS数值模拟手段,分析了爆破荷载作用下,裂纹长度与类型、不同的装药量对裂纹尖端动态应力强度因子的影响以及预裂与光面爆破动态应力强度因子比较分析,计算得出:预裂爆破预裂缝的产生主要是从炮孔处产生的开口裂纹在冲击波以及爆生气体的作用下扩展形成的;随着药径与孔径比的增大,动态应力强度因子也逐渐增大,动态应力强度因子曲线形态不变;由于自由面的存在,光面爆破裂纹应力强度动态因子后续峰值较预裂爆破的大.

摘要： 本文对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和复合型三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟,裂纹面与载荷作用方向的夹角均取15°～90°之间的6种情况。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程；并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明,中心穿透裂纹板试样在15°和90°两种情况下KⅡ(t)和KⅠ(t)分别占主导成分；45°时KⅠ(t)和KⅡ(t)基本相同；随着裂纹面与载荷夹角的增加KⅠ(t)呈增加趋势而KⅡ(t)呈先增加后减小趋势。复合型三点弯曲试样动态应力强度因子的变化趋势与上述情况基本相同,但在30°时KⅡ(t)和KⅠ(t)几乎相同。以上结果为复合型裂纹动态起裂韧性的试验研究提供了理论依据。

摘要： 采用模态叠加法计算冲击荷载作用下线弹性裂纹板的动态应力强度因子.将模态叠加法与ANSYS结合,应用节点位移外推法计算模态应力强度因子,Newmark-β法计算模态振型坐标函数,最后采用模态叠加法计算得到动态应力强度因子.算例分析表明:模态叠加法计算线弹性裂纹体动态应力强度因子的计算结果准确;模态数等于100时,采用模态叠加法计算耗时约为瞬态动力分析法的1/60,计算效率高;增加模态数能提高计算结果的精度,模态数大于等于5时,计算结果与瞬态动力分析之间的相对误差在0.1％～0.5％范围内变化;本文推荐采用的模态数为5～10.

摘要： 现代战争中，潜艇不可避免地会受到来自水中的非接触爆炸冲击波的作用，在冲击载荷的作用下。结构极易从裂纹处发生突然脆性断裂，造成巨大的人员伤亡和财产损失。本文基于大型通用有限元分析软件ANSYS研究了带有初始表面裂纹的潜艇典型结构在不同下潜深度、不同爆心到船壳距离R和不同作用方位冲击载荷作用下的动态应力强度因子及其最大值与冲击因子的变化规律，然后以921A钢为例对多种工况下结构是否发生失稳断裂作出初步判断。

摘要： 通过构造新保角映射函数，充分利用复变函数理论中解析函数的优越性质和Cauchy积分公式，对无限大板中椭圆孔边单裂纹受冲击载荷作用下的动态问题进行了分析，得到该问题受拉伸和剪切两种载荷作用下的裂纹问题的动态应力强度因子解析解。在特殊情形下，本文构型可以模拟出无限大板中圆孔边单裂纹以及T型裂纹的动态问题。另外，当裂纹的速度V→0时，本文所得的结果可以还原为已有文献给出的该问题的静力学解。此外，文中还给出了几何参数和裂纹扩展速度对动态应力强度因子的影响曲线。本文所得结果为分析工程断裂问题提供了理论参考并具有潜在的应用价值。

摘要： 针对沥青路面反射裂纹病害较为普遍的现状,以漯河市旧路改造项目,通过室内低温抗裂实验,结合平面应变有限单元法.验证了纤维材料对沥青路面抑制反射裂纹扩展的有效性.基于动力学,结合粘弹性力学理论,根据室内试验得出纤维沥青路面的本构关系,以动态应力强度因子为表征参量,探讨了纤维沥青路面在单周期垂直载荷和水平载荷共同作用下的动力特性,分析了车辆制动对纤维沥青路面工作性状的影响,研究了阻尼比,回弹模量的变化对动态应力强度因子影响.数值结果表明:掺加纤维后对沥青路面的工作性能有了较大改善,动态应力强度因子明显降低,对抑制沥青路面反射裂纹扩展起到了显著的作用.

摘要： 本文结合有限元计算,比较分析了近似公式计算线性、正弦、实测冲击载荷下三点弯曲试样的动态应力强度因子,结果表明对于规则函数形式(线性和正弦)的冲击载荷,不同方法得到的动态应力强度因子曲线吻合得比较好.但在实测冲击载荷下,不同分析方法得到的结果有较大差异.考虑到近似公式是对实际模型的简化,因此对于动态断裂实验中K(t)的分析应采用有限元计算或者更合理的近似计算公式.

摘要： 功能梯度材料已经在工程领域受到广泛重视,其断裂问题研究是一个重要的设计问题.本文研究了位于两个不同的均匀半平面之间的含裂纹功能梯度界面层在面内冲击载荷作用下的瞬态响应问题.其中,梯度层内的裂纹垂直于界面.利用积分变换方法将所研究的问题转化可以在Laplace空间内数值求解的奇异积分方程.最后给出了动态应力强度因子随时间的变化规律,并且分析了功能梯度材料非均匀常数及裂纹长度对动态应力强度因子的影响.

摘要： 本发明是一种动态监测裂纹尖端应力强度因子的方法，选择有机力致发光材料，制备溶液；在金属试样表面均匀涂敷有机力致发光材料溶液，加热成膜；利用涂覆力致发光材料的拉伸试样标定荧光强度，建立荧光强度与应力的关系曲线；利用涂覆力致发光材料的单边缺口试样进行拉伸实验，采集不同加载力下的裂纹尖端的荧光图像；对荧光图像进行处理，定量获取荧光区域的边界和强度；利用边界上的荧光强度与应力的关系曲线以及根据偏应力准则求解出应力强度因子和T应力；与材料本身的应力强度因子极限Kc进行比较，对在役使用的含缺陷工程结构进行安全评估。本发明可以推广至复杂机械结构或加载条件，对机械结构设计、健康检测具有重要的参考价值。

摘要： 本发明公开了一种计算钝化的应力腐蚀裂纹尖端应力强度因子的方法，包括以下步骤：步骤1，在模拟的压水堆环境中对应力腐蚀试样进行慢拉伸试验；步骤2，将试样进行抛光处理，然后用王水腐蚀，之后将试样放入酒精中用超声清洗并烘干；步骤3，利用扫描电镜测量裂纹尖端半径，具体的首先在裂纹尖端寻找经过腐蚀产生的最大轮廊，然后在最大轮廊上取三个点来确定圆进而测量该圆的半径；步骤4，根据步骤3的测量结果，利用有限元分析软件ABAQUS获取钝化的应力腐蚀裂纹尖端的最大应力，得到σmax；步骤5，将步骤4得到的σmax代入(1)式，即得到钝化的应力腐蚀裂纹尖端的应力强度因子，进而判断应力腐蚀裂纹扩展的倾向，其中，式(1)为：

摘要： 本发明公开了一种油井管应力腐蚀开裂临界应力强度及敏感因子的评测方法。在通用动态材料试验机上，对硫化物应力腐蚀开裂试验前与试验后的双悬臂梁(DCB)试样，采用U形加载拉钩对销孔进行准静态加载-卸载闭环动作，制作楔劈加载DCB恒位移试样，得到两条载荷与位移的关系曲线，定量测定DCB试样楔劈加载初始平衡载荷与楔劈加载DCB实际悬臂位移及试验后期的临界平衡载荷值。本发明通过建立DCB试样柔度与裂纹长度的解析函数可定量跟踪需预制疲劳裂纹DCB试样预裂过程的裂纹扩展量，并以此根据楔劈加载时的柔度闭环曲线计算初始有效裂纹长度，从而建立初始加载应力强度因子Ki的测定方法，使评测抗硫油井管应力腐蚀敏感因子ΔK成为可能。

摘要： 本发明是一种动态监测裂纹尖端应力强度因子的方法，选择有机力致发光材料，制备溶液；在金属试样表面均匀涂敷有机力致发光材料溶液，加热成膜；利用涂覆力致发光材料的拉伸试样标定荧光强度，建立荧光强度与应力的关系曲线；利用涂覆力致发光材料的单边缺口试样进行拉伸实验，采集不同加载力下的裂纹尖端的荧光图像；对荧光图像进行处理，定量获取荧光区域的边界和强度；利用边界上的荧光强度与应力的关系曲线以及根据偏应力准则求解出应力强度因子和T应力；与材料本身的应力强度因子极限Kc进行比较，对在役使用的含缺陷工程结构进行安全评估。本发明可以推广至复杂机械结构或加载条件，对机械结构设计、健康检测具有重要的参考价值。

摘要： 本发明公开了一种湿热环境下材料动态断裂应力强度因子原位测量装置，包括湿热环境箱，湿热环境箱上安装有第一透明窗口和第二透明窗口，环境控制系统与湿热环境箱相连，湿热环境箱与加载装置相连，加载控制系统与加载装置相连，夹具连接在湿热环境箱中心，试样安装在夹具上，夹具与加载装置相连，湿热环境箱前方设有激光器、扩束镜和第一准直镜，湿热环境箱后方设有第二准直镜和高速相机，加载控制系统、环境控制系统和高速相机与计算机相连；本发明通过采集激光通过试样后的图像信息，基于光力学原理计算受力前后材料应力强度因子，进而能够实时监测材料在湿热环境下服役时裂纹萌生、扩展与失效等力学行为。

摘要： 本发明提供一种钛合金应力腐蚀临界应力强度因子预测方法，属于钛合金腐蚀检测技术领域。所述方法包括：获取训练样本集和测试样本集；将训练样本集输入到多种不同的回归模型中进行训练，训练完成后，将测试样本集输入到训练好的回归模型中进行测试，根据测试结果得到每种回归模型的KISCC预测值的预测准确度；将待预测的钛合金所处条件下的组织结构、加载方向、压力、温度和溶解氧浓度输入到预测准确度最高的回归模型中，输出KISCC预测值。采用本发明，能够利用待预测的钛合金所处条件下的组织结构、加载方向、压力、温度和溶解氧浓度这五种参数准确预测应力腐蚀临界应力强度因子KISCC。

摘要： 本发明公开了一种计算钝化的应力腐蚀裂纹尖端应力强度因子的方法，包括以下步骤：步骤1，在模拟的压水堆环境中对应力腐蚀试样进行慢拉伸试验；步骤2，将试样进行抛光处理，然后用王水腐蚀，之后将试样放入酒精中用超声清洗并烘干；步骤3，利用扫描电镜测量裂纹尖端半径，具体的首先在裂纹尖端寻找经过腐蚀产生的最大轮廊，然后在最大轮廊上取三个点来确定圆进而测量该圆的半径；步骤4，根据步骤3的测量结果，利用有限元分析软件ABAQUS获取钝化的应力腐蚀裂纹尖端的最大应力，得到σ

摘要： 本发明公开了一种油井管应力腐蚀开裂临界应力强度及敏感因子的评测方法。在通用动态材料试验机上，对硫化物应力腐蚀开裂试验前与试验后的双悬臂梁(DCB)试样，采用U形加载拉钩对销孔进行准静态加载－卸载闭环动作，制作楔劈加载DCB恒位移试样，同时得到载荷与位移的关系曲线，定量测定DCB试样楔劈加载初始平衡载荷与楔劈加载DCB实际悬臂位移及试验后期的临界平衡载荷值。本发明通过建立DCB试样柔度与裂纹长度的解析函数可定量跟踪需预制疲劳裂纹DCB试样预裂过程的裂纹扩展量，并以此根据楔劈加载时的柔度闭环曲线计算初始有效裂纹长度，从而建立初始加载应力强度因子Ki的测定方法，使评测抗硫油井管应力腐蚀敏感因子ΔK成为可能。

摘要： 本发明公开了一种可重复测量裂纹尖端应力强度因子的装置及其方法，装置包括基座和按压固定装置，所述基座包括应力强度因子应变片、橡胶垫板、碳纤维板、橡胶保护层和磁铁，所述应力强度因子应变片包括敏感栅、基底和引线，所述碳纤维板和所述橡胶垫板以及所述橡胶保护层上均开有孔洞，所述碳纤维板上开有凹槽，凹槽内布置有磁铁。本发明通过按压固定装置对应力强度因子应变片进行固定，无需对应变片进行粘贴，方便携带，保护得当，可重复使用，快速测量不同测点裂纹尖端的应力强度因子，应用前景广泛。

摘要： 本发明提供了一种界面裂纹II型剪切动态应力强度因子测试系统和方法，测试系统包括加压模块、测量模块和界面裂纹II型剪切动态应力强度因子计算模块；测试方法包括：S1、加工含有预制裂纹的试件块；S2、利用测试系统对试件块施加荷载，并记录试件块断裂过程；S3、获得N个特征点的开口位移量和剪切位移量；S4、计算N个特征点的应力强度因子并构造数据点(KIIk，rk)；S5、拟合与r的一次函数关系式，其截距值就是tj时的裂尖应力强度因子；S6、重复步骤S3至S5，计算所有时刻的裂尖II型应力强度因子。本发明能够计算裂纹尖端的应力强度因子，操作简单，结果可靠，可为相关工作提供技术参考。