摘要：应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

摘要：针对混合荷载作用下的大坝界面裂纹问题,采用修正裂纹闭合积分法与有限元相结合,计算分析了混凝土重力坝与坝基界面裂纹应变能释放率随坝基刚度变化的规律。结果表明,坝基刚度略大于坝体刚度有利于防止大坝开裂,该法可供大坝设计及安全评定借鉴。

摘要：从损伤力学角度出发,利用断裂力学中有关概念、方法,推导出正交异性复合材料层板开裂、分层过程中的损伤应变能释放率。通过绘制开裂阻力曲线和假设起始开裂时应变能释放率相等,能合理解释复合材料层板在开裂过程中出现的各种行为现象。计算结果与实验非常吻合,并提出一种综合考虑强度与刚度的实用性设计准则。

摘要：以聚氨酯弹性体钢夹层板为研究对象,对黏弹性夹芯夹层结构三点弯曲实验卸载后裂纹会沿层间方向继续扩展这一现象进行研究。开展了不同硬度夹芯的双悬臂梁(Double Cantilever Beam,DCB)实验和单悬臂梁(SLB)实验,测得了临界应变能释放率。在假设裂纹张开角度在开裂过程中不变的前提下,推导了临界应变能释放率的计算公式。并计算了软夹芯试件和硬夹芯试件的临界破坏的裂纹长度。结果表明,虽然存有一定的局限性,但是裂纹张开角度能够描述黏弹性夹层结构的层间裂纹扩展,获得的结果能够描述聚氨酯弹性体钢夹层板的层间延迟破坏的特点。

摘要：根据线弹性断裂力学理论,推导出了Abaqus中材料参数c3,c4与Paris参数C,m的之间的换算关系式,并基于Abaqus软件的扩展有限元XFEM分析,分别对含中心穿透斜裂纹平板和带初始裂纹的加筋翼梁典型结构在等幅疲劳载荷下的裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命进行了预测和试验验证。算例结果表明预测的裂纹扩展路径与试验结果吻合良好,裂纹扩展寿命误差在6.3%以内。表明该方法可以精确地预测等幅载荷下二维和三维复杂结构的疲劳裂纹扩展路径和寿命,可为结构的损伤容限分析提供有效途径,具有一定的工程应用价值。

摘要：基于剪滞理论,提出一种称之为有限子层剪滞模型,研究了轴向拉伸复合材料正交叠层板的横向基体初始开裂问题;求得了横向裂纹扩展时的应力重分布;算出了相应的应变能释放率.根据能量准则,预测了此类复合材料的初始破坏应变,得到了与现有实验相符的结果.

摘要：复合材料夹层结构是由复合材料作为面板、轻质材料作为芯材而形成的强度高、耐腐性好、可设计性强的高效结构形式。环境温湿度变化时,因面板和芯材的吸湿性能和热膨胀系数不同,界面处易积聚应力而导致剥离破坏。本文研究不同时间的干湿循环老化作用下泡沫复合材料夹层结构及其面板、芯材的吸湿性能,达到吸湿平衡时,芯材的吸湿率是面板的10倍左右;由于双侧面板的约束作用,夹层结构与面板的吸湿率相当。通过双悬臂梁界面剥离拉伸试验研究干湿循环老化构件在25和70℃两种温度环境条件下的界面性能,从试验所得的荷载-位移曲线可以看出:结构的界面强度随老化时间的延长而降低;温度对老化构件的界面力学性能影响显著,温度越高,界面强度越低,裂纹扩展越稳定。

摘要：建筑基坑内支撑的拆除是影响施工进度的重要因素之一。为提高施工效率,提出一种在钢筋混凝土支撑梁内部沿着梁轴线预埋大直径孔道进行静态破碎的拆除方案。在此基础上,通过扩展有限元方法(ExtendedFiniteElementMethod,XFEM)建立含预埋静态破碎孔(孔径为90mm)的钢筋混凝土梁(截面尺寸为500mm ×500mm)模型,并对其在静态膨胀压力作用下的破碎及裂缝扩展过程进行了模拟分析。模拟结果表明:内支撑梁的静态破碎过程可分为弹性变形、裂缝稳定扩展和裂缝失稳扩展3个阶段;基于虚拟闭合技术,进一步计算得到了复合开裂模式下的应变能释放率,计算结果显示:裂缝扩展以Ⅰ型裂缝为主,当膨胀压力达到19.4MPa时,可实现破碎钢筋混凝土内支撑梁的目的。

摘要：复合材料层合板结构由于层间剪切强度较低,相邻铺层材料属性突变,使得层间分离成为其失效的主要形式。复合材料的分层往往发生在具有不同纤维方向的铺层之间,界面处几何以及材料上的不连续性导致裂纹尖端的应力场和位移场呈现出复杂的振荡奇异性。对于各项同性材料,其裂纹的扩展通常沿着裂尖局部型模式。