《断裂力学中应力强度因子的解法(下册)》是作者在从事断裂力学应力强度因子解法研究工作的成果基础上写成的。全书共21章,内容可分为三类。第一类是二维与三维的应力强度因子解析一一变分解法。第二类是三维应力强度因子能量差率闭合解法。第三类则是二维与三维应力强度因子的广义刚度导数解法以及广义守恒积分解法。前两类内容是作者首创的,后一类内容是作者对已有方法的进一步发展。《断裂力学中应力强度因子的解法(下册)》所提供的方法均具有计算效率高以及适用范围广的特点。第一类内容见于本书上册;第二、三类内容载于下册。
《断裂力学中应力强度因子的解法(下册)》读者对象为固体力学、飞行器、车辆、地面设施、船舶与离岸结构设计等方面的研究生、教师、工程师与研究人员。
断裂力学是研究含裂纹构件强度与寿命的一门固体力学新分支,是结构损伤容限设计的理论基础。断裂力学可分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类别,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。就目前情况而言,弹塑性断裂力学发展很快,但是线弹性断裂力学在结构损伤容限设计中仍居重要地位。
在线弹性断裂力学中,最重要的力学参量是应力强度因子,它是裂纹扩展的驱动力,控制着裂纹尖端附近的应力场与位移场。因此,应力强度因子可以用于预估含裂纹结构在单调载荷作用下的剩余强度以及在重复载荷作用下的剩余寿命,作为结构与机械损伤容限设计基础。
目前,确定应力强度因子的方法大体可以分为解析法与数值法两大类。解析法的优点是所需的计算工作少;数值法的优点是所能解决的问题多。而前者的缺点是所能解决的问题少;后者的缺点是所需的计算工作多。
本书目的在于介绍作者及其合作者在应力强度因子解法方面所取得的研究成果。此成果获国家级科技进步三等奖,曾成功地用于“歼十”前翼耐久性设计,使该部件重量减轻10kg。其部分系统结果为本书上下册大量采用。
本书第1章至第8章介绍确定含裂纹二维与三维有限大体应力强度因子的解析变分方法。这是一种半解析半数值方法,兼有解析法与数值法的优点而克服了它们各自的缺点,即所需计算工作少而所能解决的问题多。当然,边界配置法与边界元素法也属于半解析半数值方法,但前者不能解决三维问题,而后者所需机时约比本方法所需机时大一个数量级。
本书第9章至第16章介绍确定含裂纹三维有限大体应力强度因子的能量差率封闭解法。这个方法的优点表现在它可以充分利用已有的二维应力强度因子结果确定三维应力强度因子。特别是这个方法是一种封闭解法,具有解析方法的优点,非常节省机时。由本方法所得结果与由有限元法所得结果的差别在工程允许范围之内,但本方法的计算工作量约为有限元法的千分之一到万分之一的数量级。
本书第17章至第21章介绍应力强度因子的广义刚度导数解法与广义守恒积分解法,它们发展了已有的刚度导数解法与守恒积分解法,拓宽了这两种解法的应用范围。
本书上、下两册分别介绍第1至8章与第9至21章内容。
书中如有不当之处,敬请读者批评与指正。
查看全部↓
张行,教授,国务院学位委员会批准的博士生导师,政府特殊津贴获得者,原航空工业部“有突出贡献专家”。1932年出生,1952年毕业于清华大学航空学院飞机结构专业。此后一直在北京航空航天大学从事固体力学教学以及科研工作(1957~1958年,曾经在清华大学工程力学研究班进修两年)。研究领域包括:断裂力学、复合材料力学、损伤力学、弹性力学、塑性力学、飞机结构力学与徐变力学等。在国内外学术期刊发表学术论文160多篇。出版学术专著以及研究生教材7部。解决重要工程技术问题9项。获国家科技进步三等奖两项(排名首位、第二各一项)。获部委级科技进步一、二等奖六项(其中一等奖与4个二等奖排名首位),学术与技术成果被纳入《20世纪中国知名科学家学术成就概览》。
第9章 三维有限大体张开型裂纹的应力强度因子能量差率法封闭解
——单自由度情况
9.1 裂纹张开位移的基本微分方程——裂纹的虚比例扩展
9.2 裂纹张开位移与Ⅰ型应力强度因子的封闭解法
9.3 三维裂纹张开位移模态的表示方法
9.4 三维张开型裂纹问题的典型情况
附录9A 二维裂纹张开位移的总位能差率解法
参考文献
第10章 三维有限大体剪切型裂纹的应力强度因子能量差率法封闭解
——单自由度情况
10.1 裂纹剪切位移与Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子
10.2 裂纹剪切位移微分方程及其封闭解法
10.3 三维裂纹剪切位移模态的表示方法
10.4 三维剪切型裂纹问题典型情况
参考文献
第11章 圆管三维裂纹应力强度因子的能量差率法封闭解
11.1 张开型裂纹问题
11.2 剪切型裂纹问题
参考文献
第12章 三维有限大体张开型非对称裂纹应力强度因子能量差率法封闭解
——多自由度情况
12.1 单轴向偏心裂纹——二自由度情况
12.2 双轴向偏心裂纹——三自由度情况
12.3 偏轴裂纹
12.4 能量差率法封闭解的高级理论
附录12A 二维裂纹张开位移的模态与幅值
参考文献
第13章 三维有限大体剪切型非对称裂纹应力强度因子能量差率法封闭解
——多自由度情况
13.1 单轴向偏心裂纹——二自由度情况
13.2 双轴向偏心裂纹——三自由度情况
参考文献
第14章 三维有限大体复合型裂纹应力强度因子的能量差率法封闭解
14.1 裂纹表面受法向力时的基本微分方程
14.2 裂纹表面受切向力时的基本微分方程
14.3 裂纹表面受复合力时的基本微分方程
14.4 基本微分方程组的简化及其封闭解法
附录14A 二维斜裂纹的裂纹面位移模态与幅值
参考文献
第15章 界面裂纹(层板层间分层)二维与三维应力强度因子的能量差率封闭解法
15.1 层合直梁二维分层问题的解析解法与分层力学分析
15.2 层合板三维分层问题的能量解法与分层力学分析
参考文献
第16章 蜂窝夹芯板脱胶问题应力强度因子的能量差率解法
16.1 二维断裂力学含穿透裂纹夹芯梁能量差率与应力强度因子的关系
16.2 三维断裂力学含椭圆形脱胶区夹芯板能量差率分布
16.3 分析含椭圆脱胶区蜂窝夹芯板的片条合成能量法
16.4 算法,算例及结果分析
参考文献
第17章 应力强度因子的广义刚度导数解法
17.1 变厚度板单纯型裂纹应力强度因子的广义刚度导数法
17.2 等厚度板复合型裂纹应力强度因子的广义刚度导数解法
参考文献
第18章 应力强度因子的广义守恒积分解法
18.1 二维单纯型广义守恒积分及其在求解应力强度因子中的应用
18.2 二维复合型广义守恒积分及其在求解应力强度因子中的应用
18.3 三维广义守恒积分及其在求解应力强度因子中的应用
参考文献
第19章 应力强度因子的加权守恒积分解法
19.1 守恒积分的建立——权函数法
19.2 含V型缺口板缺口顶端附近应力场分析
19.3 权函数的确定与守恒积分收敛性的证明
19.4 含V型缺口板缺口顶端应力强度因子的加权守恒积分——有限元解法
参考文献
第20章 平面复合型界面裂纹问题的解析变分——广义加权双场守恒积分解法
20.1 位移场和应力场的本征展开
20.2 广义加权双场守恒积分的表达式
20.3 权函数的确定
20.4 变分解法
20.5 计算例题
参考文献
第21章 测定应力强度因子的守恒积分——光弹性法
21.1 基本原理
21.2 实验、计算与验证
参考文献
查看全部↓