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各向同性和各向异性材料带曲线裂纹柱体的扭转断裂分析

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目录

文摘

英文文摘

第一章前言

§1.1选题的背景及意义

§1.2对带裂纹柱体扭转的研究概述

§1.3关于裂纹研究的边界元法

§1.4各向异性材料裂纹体的研究概况

§1.4本文的研究目标及内容

§1.6本文拟解决的关键问题和特点

第二章各向同性材料带裂纹柱体的扭转问题及基本解

§2.1柱体St Venant问题的一般理论介绍

§2.2各向同性材料带裂纹柱体的扭转问题的新边界积分方程

2.2.1基本公式

2.2.2新的边界积分方程

§2.3新的边界积分方程的运算及导出过程

§2.3边界元数值方法

第三章各向同性材料带裂纹柱体扭转问题的数值算例

§3.1圆截面带裂纹柱体的扭转问题

3.1.1圆截面直线裂纹

3.1.2圆截面曲折裂纹

3.1.3圆截面偏心圆弧裂纹

§3.2椭圆截面带裂纹柱体的扭转问题

3.2.1椭圆截面微小直裂纹的近似解

3.2.2椭圆截面直线裂纹

3.2.3椭圆截面圆弧裂纹

§3.3矩形截面带裂纹柱体的扭转问题

§3.4扇形截面带裂纹柱体的扭转问题小结

第四章各向异性材料带裂纹柱体扭转问题的各向同性化方法

§4.1各向异性材料柱体扭转的基本方程

§4.2各向同性化

§4.3各向异性材料裂纹柱体的扭转问题的新边界积分方程

§4.4数值算例

4.4.1正交各向异性椭圆截面直线裂纹

4.4.2正交各向异性圆截面直线裂纹

4.4.3正交各向异性圆截面偏心圆弧裂纹

4.4.4正交各向异性圆截面曲折裂纹

第五章全文总结

参考文献

硕士期间论文发表情况

致谢

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摘要

国内外已有不少对于各向同性材料带裂纹柱体扭转的研究,但是仅限于特定截面几何形状和特殊曲线裂纹的问题。对于各向异性柱体扭转问题的研究已有一些,但是对于各向异性材料带裂纹的情况则很少见。本文主要研究带曲线裂纹的各向同性材料及各向异性材料柱体的扭转断裂问题,在传统边界积分公式的基础上运用分部积分等技巧推导出了适用于各向同性材料裂纹柱体扭转问题的新的边界积分方程。然后用各向同性化方法,将各向异性材料裂纹柱体的扭转问题转化为各向同性材料的问题,在各向同性材料裂纹柱体扭转问题的新的边界积分方程的基础上,推导出了适用于各向异性材料裂纹柱体扭转问题的边界积分方程,然后按已推导出的各向同性问题的边界元法求解。 本文推出的新的边界积分方程,克服了传统边界积分方程对裂纹问题的不适定性,可以直接应用于任意形状截面的柱体,裂纹形状也可以是任意曲线。新的边界积分方程只具有1/r阶的奇异性,裂纹尖端的位错密度具有r1/2阶的奇异性,应力强度因子可由裂纹面上的位错密度求出。本文利用导出的一般扭转断裂问题的新的边界积分方程,建立了各向同性和各向异性材料带裂纹柱体扭转问题的边界元数值计算方法,提出了裂纹尖端的奇异元和线性元插值模型,给出了抗扭刚度和应力强度因子的边界元计算公式。分别对含有圆弧裂纹,曲折裂纹及直线裂纹的各向同性材料和各向异性材料柱体的典型问题进行了数值计算,所得结果证明了本文边界元方法的正确性和有效性。

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