【摘要】：權(quán)函數(shù)法是求解裂紋體在任意受載條件下的應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋面位移等斷裂力學(xué)參量的高效、高精度方法,與有限元等數(shù)值方法相比,在求解效率和可靠性方面均具有明顯優(yōu)勢(shì).針對(duì)半無(wú)限板邊緣裂紋,系統(tǒng)分析了在國(guó)際斷裂力學(xué)界較有代表性的Wu-Carlsson、Glinka-Shen和Fett-Munz三種解析形式的權(quán)函數(shù)法,進(jìn)而以在遠(yuǎn)端均勻加載下的半無(wú)限板邊緣裂紋面位移Wigglesworth解析解導(dǎo)得的權(quán)函數(shù)及其對(duì)應(yīng)的格林函數(shù)解(即裂紋面受一對(duì)單位集中力作用下的應(yīng)力強(qiáng)度因子)為基準(zhǔn),沿整個(gè)裂紋長(zhǎng)度對(duì)3種權(quán)函數(shù)的精度逐點(diǎn)進(jìn)行比較,并與文獻(xiàn)中基于其他方法求得的權(quán)函數(shù)做了廣泛對(duì)比,包括Bueckner,Hartranft-Sih以及Wigglesworth利用不同解析方法推導(dǎo)出的高精度的權(quán)函數(shù).研究了3種參考載荷(均布/正反向線性分布應(yīng)力、集中力)及其不同組合,以及裂紋嘴位移的幾何條件對(duì)權(quán)函數(shù)精度的影響.結(jié)果表明,基于一種參考載荷下的裂紋面張開(kāi)位移比基于兩種參考載荷下的應(yīng)力強(qiáng)度因子所得到的權(quán)函數(shù)具有更高的精度,而且后一種方法的精度明顯受到所選參考載荷組合的影響;裂紋面位移在裂紋嘴處三階導(dǎo)數(shù)等于零的條件對(duì)基于一個(gè)參考解的權(quán)函數(shù)精度的改進(jìn)效果較小.最后給出了利用各種權(quán)函數(shù)方法計(jì)算得到的4種載荷條件下的應(yīng)力強(qiáng)度因子,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較.

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