基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究
发布时间：2021-04-04 19:39
针对当前含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法存在的研究结果与实际结果吻合性差、研究结果用户满意度低的问题,提出基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究方法。基于裂纹受力条件以及受力状况,将含孔边裂纹划分成两类:Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹。发现Ⅰ型裂纹的上下表面是相对张开的,Ⅱ型裂纹的上下表面沿横轴相对滑开。根据含孔边裂纹分析情况,利用复变函数法对含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题予以解决,通过构建保角映射函数,并将无限放大的含孔边裂纹外部区域映射至单位圆内部或者是上半面,以此解决裂纹结构平面弹性相关问题,得到裂纹应力强度因子,实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究。实验结果表明,基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法分析结果与实际情况吻合度最高为99%,研究结果用户满意度相较当前方法更高。所提方法整体性能优越,可为该领域研究提供一定的借鉴。
【文章来源】：科技通报. 2019,35(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
含孔边裂纹种类Fig．1Typeofcrackwithholeedge
ζ)ω″(ζ)槡(12)式(12)中，ζ=ζ1代表和裂纹尖端相对应的点。通过式(12)即可得到裂纹尖端应力强度因子KΙ、KΙΙ，以此实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析。2实验结果与分析实验通过试样进行裂纹平板实验，试验结果显示试样都存在多裂纹扩展情况，不过由于试件固有的随机因素会对实验产生一定影响，导致试件多裂纹的模式和相应扩展顺序大不相同。以此为依据，结合上述理论研究结果，确定了比较典型的开裂形式裂纹结构弹性断裂试验。经典开裂形式一如图2所示，该开裂模式较为危险。图2试验结果中的开裂模式Fig．2Crackingpatterninthetestresults图2中，4#孔双边穿透主裂纹，而3#和5#为次裂纹，其余各个孔边裂纹均模拟已存在的断裂损伤。经典开裂形式二中，7#孔双边穿透主裂纹，而6#孔双边穿透次裂纹，剩余各个孔边为角裂纹。在较为安全的开裂模式中，只有4#中心孔的双边穿透主裂纹，剩下各个孔边为角裂纹。利用不同试件进行裂纹实验，图3为最危险开裂形式中典型多裂纹扩展的曲线。以文献［5－7］方法与基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析方法在研究结果与实际情况吻合度、研究结果用户满意度方面对所提方法有
4科技通报第35卷效性进行验证。实验结果如下:图3不同方法研究成果与实际情况吻合度对比Fig．3Comparisonoftheresultsofdifferentmethodsandactualconditions分析图3实验结果，文献所提方法研究成果与实际情况吻合度均较低，基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析成果与实际情况吻合度整体较高，最高为99%。根据图4可知，所提方法在利用复变函数法对含孔边裂纹结构弹性断裂力学进行研究之前，对含孔边裂纹类型进行了分析，将裂纹类型划分为Ⅰ型和Ⅱ型，提高了研究结果的精度和用户满意度。图4不同方法用户满意度对比Fig．4Comparisonofusersatisfactionindifferentmethods3结论基于含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究的重要性和当前相关研究方法存在的问题，提出基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究方法。分别通过含孔边裂纹类型分析和复变函数法中保角映射函数的构建，实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学相关分析与研究。通过实验验证了所提方法的整体性能，对于未来的发展，提出如下建议:含孔边裂纹还有其他形式，下一步应针对其他形式的裂纹结构弹性断裂力学问题进行研究并予以解决，为该领域研究宽度的拓宽提供一定程度上的支撑;复变函数是解决此类问题的一种可行方法，下一步可利用其他方法对含孔边裂纹结构断裂力学问题进行研究，提高研究精度。参考文献:［1］嵇醒．断裂力学判据的评述［J］．力学学报，2016，48(4):741－753．［2］邹诗莹，席伟成，彭妙娟，等．运用改进的无单元Galerkin方法分析机场道面断裂力学问题［J］．物理学报，2017，66(12):34－41．(下转第
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用改进的无单元Galerkin方法分析机场道面断裂力学问题[J]. 邹诗莹,席伟成,彭妙娟,程玉民. 物理学报. 2017(12)
[2]钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理的数值断裂力学模拟[J]. 王春生,翟慕赛,唐友明,陈惟珍,瞿天宇. 中国公路学报. 2017(03)
[3]三维计算断裂力学[J]. 郭万林,许磊,周正. 计算力学学报. 2016(04)
[4]断裂力学判据的评述[J]. 嵇醒. 力学学报. 2016(04)
[5]含界面裂纹的GFRP沥青混合料巴西盘断裂力学分析[J]. 任大龙,万水,李文虎. 哈尔滨工业大学学报. 2016(03)
[6]含销钉孔边裂纹的某压气机轮盘裂纹扩展分析[J]. 张智轩,石多奇,杨晓光. 航空动力学报. 2016(03)
[7]一种基于直接计算高阶奇异积分的断裂力学双边界积分方程分析法[J]. 李俊,冯伟哲,高效伟. 力学学报. 2016(02)
本文编号：3118361
【文章来源】：科技通报. 2019,35(04)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
含孔边裂纹种类Fig．1Typeofcrackwithholeedge
ζ)ω″(ζ)槡(12)式(12)中，ζ=ζ1代表和裂纹尖端相对应的点。通过式(12)即可得到裂纹尖端应力强度因子KΙ、KΙΙ，以此实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析。2实验结果与分析实验通过试样进行裂纹平板实验，试验结果显示试样都存在多裂纹扩展情况，不过由于试件固有的随机因素会对实验产生一定影响，导致试件多裂纹的模式和相应扩展顺序大不相同。以此为依据，结合上述理论研究结果，确定了比较典型的开裂形式裂纹结构弹性断裂试验。经典开裂形式一如图2所示，该开裂模式较为危险。图2试验结果中的开裂模式Fig．2Crackingpatterninthetestresults图2中，4#孔双边穿透主裂纹，而3#和5#为次裂纹，其余各个孔边裂纹均模拟已存在的断裂损伤。经典开裂形式二中，7#孔双边穿透主裂纹，而6#孔双边穿透次裂纹，剩余各个孔边为角裂纹。在较为安全的开裂模式中，只有4#中心孔的双边穿透主裂纹，剩下各个孔边为角裂纹。利用不同试件进行裂纹实验，图3为最危险开裂形式中典型多裂纹扩展的曲线。以文献［5－7］方法与基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析方法在研究结果与实际情况吻合度、研究结果用户满意度方面对所提方法有
4科技通报第35卷效性进行验证。实验结果如下:图3不同方法研究成果与实际情况吻合度对比Fig．3Comparisonoftheresultsofdifferentmethodsandactualconditions分析图3实验结果，文献所提方法研究成果与实际情况吻合度均较低，基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学分析成果与实际情况吻合度整体较高，最高为99%。根据图4可知，所提方法在利用复变函数法对含孔边裂纹结构弹性断裂力学进行研究之前，对含孔边裂纹类型进行了分析，将裂纹类型划分为Ⅰ型和Ⅱ型，提高了研究结果的精度和用户满意度。图4不同方法用户满意度对比Fig．4Comparisonofusersatisfactionindifferentmethods3结论基于含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究的重要性和当前相关研究方法存在的问题，提出基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究方法。分别通过含孔边裂纹类型分析和复变函数法中保角映射函数的构建，实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学相关分析与研究。通过实验验证了所提方法的整体性能，对于未来的发展，提出如下建议:含孔边裂纹还有其他形式，下一步应针对其他形式的裂纹结构弹性断裂力学问题进行研究并予以解决，为该领域研究宽度的拓宽提供一定程度上的支撑;复变函数是解决此类问题的一种可行方法，下一步可利用其他方法对含孔边裂纹结构断裂力学问题进行研究，提高研究精度。参考文献:［1］嵇醒．断裂力学判据的评述［J］．力学学报，2016，48(4):741－753．［2］邹诗莹，席伟成，彭妙娟，等．运用改进的无单元Galerkin方法分析机场道面断裂力学问题［J］．物理学报，2017，66(12):34－41．(下转第
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用改进的无单元Galerkin方法分析机场道面断裂力学问题[J]. 邹诗莹,席伟成,彭妙娟,程玉民. 物理学报. 2017(12)
[2]钢桥面板疲劳裂纹耦合扩展机理的数值断裂力学模拟[J]. 王春生,翟慕赛,唐友明,陈惟珍,瞿天宇. 中国公路学报. 2017(03)
[3]三维计算断裂力学[J]. 郭万林,许磊,周正. 计算力学学报. 2016(04)
[4]断裂力学判据的评述[J]. 嵇醒. 力学学报. 2016(04)
[5]含界面裂纹的GFRP沥青混合料巴西盘断裂力学分析[J]. 任大龙,万水,李文虎. 哈尔滨工业大学学报. 2016(03)
[6]含销钉孔边裂纹的某压气机轮盘裂纹扩展分析[J]. 张智轩,石多奇,杨晓光. 航空动力学报. 2016(03)
[7]一种基于直接计算高阶奇异积分的断裂力学双边界积分方程分析法[J]. 李俊,冯伟哲,高效伟. 力学学报. 2016(02)
本文编号：3118361
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