發(fā)布時(shí)間：2022-12-18 02:28

　　應(yīng)力強(qiáng)度因子作為表征裂紋尖端彈性應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)鍵參量,是在研究材料,尤其是脆性材料的裂紋擴(kuò)時(shí)最關(guān)注的一個(gè)關(guān)鍵斷裂參數(shù)。經(jīng)典的J積分方法,能夠計(jì)算出裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子,但無法分離出混合型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。交互作用能量積分采用了輔助場(chǎng)的作用,這樣就可以分離出混合裂紋的各型應(yīng)力強(qiáng)度因子。本文針對(duì)非均勻材料典型的三維裂紋問題進(jìn)行了理論研究。推導(dǎo)了機(jī)械載荷作用下非均勻材料三維交互作用能量積分。驗(yàn)證了一種不含有材料導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的交互作用能量積分表達(dá)式。在熱-機(jī)械載荷的條件下,交互作用能量積分的表示形式。為了處理新增的熱相關(guān)積分項(xiàng),采用了一種新的輔助應(yīng)力場(chǎng)來處理復(fù)雜的熱屬性界面問題。擴(kuò)展有限單元法通過對(duì)裂紋附近網(wǎng)格的函數(shù)加強(qiáng),可以有效地應(yīng)對(duì)裂尖應(yīng)力場(chǎng)奇異性。本文采用此方法來求解計(jì)算交互作用能量積分所需要的裂紋尖端相關(guān)參量,通過實(shí)際的算例驗(yàn)證了交互作用能量積分方法求解裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的有效性和準(zhǔn)確性。 

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 非均勻材料的斷裂行為研究概述
        1.2.1 非均勻材料的靜態(tài)斷裂力學(xué)理論
        1.2.2 非均勻材料的動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)理論
    1.3 求解應(yīng)力強(qiáng)度因子的交互作用積分方法
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 三維曲面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算方方法
    2.1 引言
    2.2 裂紋前沿正交曲線坐標(biāo)系
    2.3 積分
        2.3.1 等效區(qū)域積分
        2.3.2 積分的三維表述
        2.3.3 積分與應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系
    2.4 交互作用能量積分的三維表述
        2.4.1 圍道積分形式
        2.4.2 輔助場(chǎng)的選擇
        2.4.3 等效區(qū)域積分
    2.5 包含材料界面的交互作用能量積分
        2.5.1 沿材料界面的正交曲線坐標(biāo)系
        2.5.2 積分區(qū)域含界面的交互作用能量積分
        2.5.3 沿材料界面的曲面積分
    2.6 分離應(yīng)力強(qiáng)度因子
        2.6.1 各向同性材料
        2.6.2 各向異性材料
    2.7 本章小結(jié)
第3章 熱載荷作用下非均勻材料的交互作用能量積分
    3.1 引言
    3.2 熱彈性基本方程
    3.3 熱載荷下的交互作用能量積分
        3.3.1 熱彈性材料的應(yīng)變能和交互作用應(yīng)變能
        3.3.2 熱載荷作用下的輔助場(chǎng)選擇
        3.3.3 等效區(qū)域積分
        3.3.4 熱載荷作用對(duì)交互作用能量積分帶來的影響
    3.4 包含材料界面的熱載荷交互作用能量積分
    3.5 具有零平均應(yīng)力的輔助場(chǎng)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于擴(kuò)展有限單元法的交互作用積分?jǐn)?shù)值實(shí)現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 擴(kuò)展有限元法的基本原理
        4.2.1 位移模式
        4.2.2 控制方程
        4.2.3 離散方程
    4.3 溫度場(chǎng)和位移場(chǎng)的求解
        4.3.1 溫度場(chǎng)的求解
        4.3.2 位移場(chǎng)的求解
    4.4 交互作用積分的求解
    4.5 裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則
    4.6 數(shù)值算例
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 輔助場(chǎng)
    A.1 各向同性材料
    A.2 正交各向異性材料
附錄B 裂紋加強(qiáng)函數(shù)的的導(dǎo)數(shù)
    B.1 裂紋面加強(qiáng)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)
    B.2 各向同性材料裂尖加強(qiáng)函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)
    B.3 正交各向異性材料裂尖加強(qiáng)函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]含復(fù)雜界面非均勻材料斷裂力學(xué)研究[D]. 于紅軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3721147