弹塑性断裂的内参量热力学分析——Ⅰ.线弹性裂纹体的裂纹扩展

本文在内参量热力学的理论框架内详细讨论了线弹性裂纹体的裂纹扩展问题。对线弹性断裂力学中所涉及到的各种能量关系作了统一的整理,其中包括Irwin的弹性能释放率——裂纹扩展力,Griffith的脆性断裂准则,以及Irwin-Kies的柔度公式和Paris的位移公式。本文以中心裂纹体为例,详细计算了裂纹扩展的稳定性,并区分恒载荷和恒位移两种情况,对材料断裂韧性测试中所遇到的失稳扩展,稳定扩展以及进发现象提供了理论说明。     

裂纹扩展下J积分及施加撕裂模量的理论推导

Ｊ积分和施加撕裂模量是断裂力学中两个很重要的参量。本文根据Ｐａｒｉｓ的撕裂模量理论推导了裂纺扩展了Ｊ积分和施加撕裂模量的计算公式。     

异种金属焊接接头弹塑性裂纹扩展探究

针对含缺陷核电关键构件的裂纹扩展情况,以核电一回路安全端异种金属焊接接头为研究对象,建立了含预制裂纹的三明治材料模型,并基于扩展有限元法对焊接接头不同位置的裂纹扩展情况进行了详细对比分析。结果表明,裂纹扩展过程可分为3个阶段,且总是偏向向屈服极限较小的一侧扩展。研究结果可为含裂纹核电关键构件的剩余使用寿命评估提供依据,为后续研究及工程应用提供参考。     

交叉型裂纹扩展的近场动力学分析

为了研究交叉型裂纹的扩展模式及主次裂纹长度比值对裂纹扩展模式的影响,基于近场动力学(peridynamics,PD)理论建立模型,在本构方程中引入长程力作用,采用体积修正提高计算精度。基于该数学模型编写Fortran程序对含交叉型裂纹二维板的裂纹扩展进行数值模拟。以T形交叉型裂纹为例,分析拉伸载荷作用下主次裂纹长度比值对裂纹扩展的影响,计算无量纲应力强度因子并与解析解进行对比。结果表明:近场动力学方法可以很好地对T形裂纹的结构裂纹扩展进行模拟;主次裂纹长度比值增大,裂纹扩展速率有减小的趋势,并且由次裂纹引发的裂纹扩展夹角有增大的趋势。