地下矩形洞室应力分布的复变函数解

为了解决矩形洞室稳定性问题,利用复变函数在处理复杂形状边界方面的优势,对矩形洞室问题进行应力分析。计算得出矩形洞室围岩应力集中系数,并对矩形洞室不同高长比条件下应力变化规律,远场不同应力比情况下洞室围岩的应力变化规律进行研究,研究结果表明:随着应力比的增加,与最大主应力方向垂直的顶板和底板的应力集中系数线性增加,与最小远场应力方向垂直的边墙应力集中系数线性减小;随着洞室几何高长比的增大,洞室顶板和底板的应力集中系数线性增加,边墙应力集中系数线性减小。研究对地下工程的稳定性分析及支护设计具有指导意义。     

用于推进剂—包复层粘结破坏的改进的最大主应力破坏准则

通过采用改进的最大主应力破坏准则,改进了固体火箭发动机推进剂—包复层—绝热层粘接系统的结构表征方法。连同模拟药柱—壳体加载状态试件的研究,这种工程分析方法得到了发展。航空喷气战略推进公司目前使用这种方法来计算发动机粘结面的最大法向应力分量和最大切向应力分量。然后把计算值分别与粘结试件的抗拉和抗剪试验测定的断裂应力值进行比较。为了同时测得拉伸应力分量和剪切应力分量,按一定角度拉伸试件,所得粘结试验数据表明,这种方法可以通过使用适当的应力集中因子加以改进。这些应力集中因子由粘结试件的有限元分析来确定。用类似的方法可以证明,这种改进的最大主应力破坏准则可精确地模拟各种拉伸角和压力下的试件粘结破坏。文中给出了评价这些及其他破坏准则的试验程序和分析方法。     

边裂纹板条D-M模型的边界积分方程解

本文为边裂纹板条提供了一种较为精确的解法——边界积分方程法(或边界元法)。文中推导了边裂纹板条D-M模型的塑性区尺寸、裂纹尖端张开位移及裂纹前缘应力分布的理论计算公式,并将数值结果与Chell的格林函数解和Petroski的权函数解进行了比较。结果表明,在中小屈服范围内,三者基本是吻合的。 本文提供的边界积分方程法计算机程序,可较精确地用于各种结构的边裂纹或长表面裂纹的弹塑性分析及裂纹尖端张开位移的计算,从而可对这些结构进行断裂分析。     

边界元法计算厚板表面裂纹问题的应力强度因子

建立了一种能反映裂纹尖端应力、应变奇异性的三维等参奇性边界元，应用边界元分析方法求得了具有半椭圆形和半圆形表面裂纹厚板的应力强度因子。结果表明，采用这种计算方法得到了满意的计算效果。     

复合固体推进剂双参数断裂准则研究

针对复合固体推进剂裂纹尖端的损伤特性,基于Dugdale模型建立了一个复合固体推进剂双参数断裂准则。通过单轴拉伸试验和单边断口断裂试验求得了双参数断裂准则中的两个材料参数。利用该准则对含有不同长度裂纹试件的破坏载荷进行预估,其结果与试验结果吻合得很好。
     

基于裂尖塑性区的复合材料复合型裂纹断裂准则

基于Tsai-Hill强度理论,在平面应力条件下,推导了复合材料Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹塑性区尺寸表达式,分析了裂纹扩展方向与裂纹尖端塑性区的关系,推广并证明了R准则在复合材料裂纹扩展方向预测中的适用性.数值算例分析了不同纤维方向和裂纹倾斜角对复合材料复合型裂纹开裂角的影响.结果表明,R准则是一个通用的断裂准则,适用于预测各向同性材料和复合材料各种裂纹的扩展方向;纤维方向和裂纹倾斜角对断裂角的影响较明显,可能是导致复合材料复杂断裂机理的原因之一.     

基于量纲分析的弹塑性应力强度因子探讨

以Ⅲ型裂纹(反平面剪切)问题为例,对裂纹尖端弹塑性应力场进行了分析研究。首先,基于断裂力学基本理论,引入弹塑性本构关系,推导弹塑性裂纹尖端场;其次,依据线弹性场中应力强度因子的定义和基于J-积分的弹塑性裂纹尖端应力场的分布,并结合物理意义,定义了与线弹性场应力强度因子一致的弹塑性应力强度因子,来表征弹塑性裂纹尖端应力场的强度;最后,对本文所定义的弹塑性应力强度因子进行了合理性分析,说明了本文定义的适用性。本文所定义的弹塑性应力强度因子,相比于表征弹塑性场的J-积分,具有更明确的物理意义和更简明的表达形式;为弹塑性裂纹尖端场的分析和含裂纹材料弹塑性破坏判据的建立提供了理论方法。另外,本文方式也适合于定义Ⅰ型和Ⅱ型问题。     

张量多项式破坏理论的应用

在固体推进剂火箭喷管产生的多向应力区域内,最大应力理论未能准确地描述层压复合部件的真实层间强度。利用适当的假设,简化了的张量多项式破坏准则,就可用来描述复合材料的层裂。这种简化便是Tsai—Wu表面与层间法向一剪切平面间的一个应力空间椭圆交面。此椭圆的破坏边界与垂直层应力,以及层间剪切应力轴的截距是由单向拉伸、压缩和剪切强度的特性试验来确定的。本文提出的层裂破坏准则是用试验和破坏理论加以验证的。     

含中心孔复合材料变刚度板孔边应力解析法分析

利用经典层合板理论分析变刚度板孔边应力很困难,为此提出一种基于流场函数设计变刚度铺放轨迹,由获得的铺放轨迹函数进行解析分析的方法。首先,采用带有一个构造参数的流场函数来描述变刚度铺层的曲线轨迹。然后,通过建立目标函数去拟合变刚度铺层内最大主应力方向。确定构造参数后,离散优化流场函数获得变刚度铺放轨迹。利用含孔偏轴拉伸孔边应力求解法及经典层合板理论,确定变刚度板孔边的应力解析解。同种工况下,变刚度板的最大应力比0°板的应力峰值下降了11.90%。最后,对解析法与有限元法进行了对比,解析法与有限元法的最大误差发生在应力集中处,最大误差为5.63%,验证该解析法的有效性。     

圆球形粒子超高速撞击侵蚀过程的数值模拟

本文利用数值方法模拟单个圆球形粒子超高速撞击所致侵蚀过程。提出了确定最终坑形的新准则——坑面唇边动压准则：当坑面唇边动压等于０．４４倍静态屈服强度时的坑形为最终坑形。按此准则进行了大量计算，计算结果与实验结果、经验公式符合很好