宏觀結(jié)構(gòu)的三參數(shù)三維斷裂研究.pdf

1、南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文宏觀結(jié)構(gòu)的三參數(shù)三維斷裂研究姓名：趙軍華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：工程力學(xué)指導(dǎo)教師：郭萬(wàn)林20080301宏觀結(jié)構(gòu)的三參數(shù)三維斷裂研究II2)針對(duì)I型彈塑性平面應(yīng)變裂紋，通過引入彈塑性泊松比veq(此時(shí)Tz=veq)并進(jìn)行詳細(xì)的理論分析，給出了能準(zhǔn)確描述平面應(yīng)變裂紋前沿應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的準(zhǔn)解析解，該解可以將HRR解只能描述Tz=0.5區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)拓展到能完整描述整個(gè)裂紋前沿塑性區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力場(chǎng)。同時(shí)給出了當(dāng)給定一

2、某個(gè)點(diǎn)(r(Jσ0)θ)，通過方程的迭代就可以確定該點(diǎn)處的Tz，從而最終確定各點(diǎn)處各應(yīng)力參數(shù)及能量參數(shù)，進(jìn)而完整確定了裂紋端部場(chǎng)了?；谄矫鎽?yīng)變的理論結(jié)果，進(jìn)而提出了三維裂紋端部場(chǎng)的一種在給定某個(gè)點(diǎn)(r(Jσ0)θ)及相應(yīng)的veq(此時(shí)Tz≠veq)，再確定Tz的方法，進(jìn)而最終確定整個(gè)三維裂紋的端部場(chǎng)的思想。3)針對(duì)復(fù)雜彈塑性結(jié)構(gòu)中各種典型的三維裂紋，利用三維彈塑性體單元建立了各種形式裂紋(內(nèi)埋橢圓裂紋、半橢圓表面裂紋和14橢圓角裂紋)

3、的有限元模型，并通過對(duì)軟件的二次開發(fā)分別求出了裂紋前沿附近的J積分、Q應(yīng)力和離面約束因子Tz的分布，再結(jié)合彈塑性斷裂力學(xué)理論并引入彈塑性泊松比veq，推導(dǎo)出利用已有彈性的Tz分布結(jié)果可以較好地描述彈塑性離面約束因子Tz分布的半解析公式，同時(shí)給出了能夠準(zhǔn)確描述等效應(yīng)力σe和等效應(yīng)變?chǔ)舉的近似公式，從而建立起利用三參數(shù)JQTTz對(duì)三維裂紋前沿整個(gè)塑性區(qū)域端部場(chǎng)的完整描述的方法，這一系列成果為彈塑性結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度評(píng)定提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在以

4、上工作基礎(chǔ)上，采用應(yīng)變能密度因子理論和三維約束理論，對(duì)彈性和彈塑性三維斷裂準(zhǔn)則進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)建立在應(yīng)變能密度因子理論基礎(chǔ)上的三維斷裂準(zhǔn)則無法顯示T應(yīng)力的影響，最后通過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了彈塑性斷裂準(zhǔn)則的有效性。同時(shí)給出了預(yù)測(cè)各種一般三維裂紋在疲勞載荷作用下裂紋擴(kuò)展的近似經(jīng)驗(yàn)公式。從而為三維結(jié)構(gòu)的剩余壽命預(yù)測(cè)和剩余強(qiáng)度評(píng)估建立起聯(lián)系的橋梁。此外，本文對(duì)珍珠貝的力學(xué)性能和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多裂紋柱體扭轉(zhuǎn)問題進(jìn)行了研究，相關(guān)結(jié)果在附件中給出。作為