異質(zhì)材料切口強度邊界元法研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)許多異質(zhì)材料切口，由于材料特性的不同，切口尖端會出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力奇異或應(yīng)力集中現(xiàn)象，對結(jié)構(gòu)的強度產(chǎn)生很大的影響，甚至威脅結(jié)構(gòu)的安全。所以，異質(zhì)材料切口尖端奇異特征以及奇異應(yīng)力場的研究對工程結(jié)構(gòu)安全具有至關(guān)重要的意義。本文利用邊界元法，研究了異質(zhì)材料切口、界面裂紋以及剛性線夾雜端部的應(yīng)力場、應(yīng)力強度因子和應(yīng)力集中系數(shù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，對非均質(zhì)材料V形平面切口以及反平面切口進(jìn)行奇性特征分析。將切口尖端奇性場

2、的級數(shù)漸近展開，引入彈性力學(xué)控制方程，推導(dǎo)出了非均質(zhì)材料切口的奇性特征方程，并采用插值矩陣法進(jìn)行求解，分別計算出了彈性模量按照角度坐標(biāo)的指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)及倒數(shù)形式變化時切口的奇性指數(shù)。
　　其次，采用邊界元法計算了異質(zhì)材料切口和裂紋尖端的奇異應(yīng)力場，并基于切口奇性特征分析獲得的奇性指數(shù)，采用后處理的方法，計算出了異質(zhì)材料切口的應(yīng)力強度因子，研究了切口和裂紋端部應(yīng)力強度因子與異質(zhì)材料的彈性模量比值、切口深度、切口角度的變化關(guān)系。

3、r>　　再次，采用邊界元法計算了半圓形異質(zhì)材料切口的應(yīng)力集中系數(shù)，分析了不同半徑下半圓形異質(zhì)材料切口端部應(yīng)力場的相似性，得出了半圓形異質(zhì)材料切口應(yīng)力集中系數(shù)的變化規(guī)律。計算了半圓形切口尖端裂紋的應(yīng)力強度因子，并和理論預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行對照，兩者具有很好的一致性，進(jìn)而分析了不同裂紋深度下半圓形切口端部裂紋應(yīng)力強度因子的變化規(guī)律。
　　最后，采用邊界元法計算了雙材料界面剛性線夾雜端部的應(yīng)力強度因子。研究了在單/雙軸外載作用下，異質(zhì)材料界面