t应力对工程断裂的影响与其数值计算方法

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1、河南理工大学硕士学位论文致谢本学位论文是在导师茹忠亮教授的悉心指导下完成的，论文的字里行间浸透了导师的心血和汗水。导师渊博的知识、孜孜不倦的教学态度、精益求精的工作精神以及德才兼备的品性深深感染了作者，并激励自己不断进步以不辜负导师的辛勤指导。对导师的感激之情溢于言表，作者将铭记在心，并在此表示深深的谢意和敬意！在论文完成之际，感谢师兄申崴、师妹陈静静给予的帮助。感谢同窗好友祁丽丽、蒋博、康抗、李振兴、莫云波、郑丹丹等在工作和学习中提供的帮助和交流。感谢土木工程学院领导给予的大力支持和帮助！借此感谢父母对我的养育之恩，以及多年来对我学习和生活上的无私奉献与支持。作

2、者无以为报，希望以后有更多的时间陪伴他们，祝愿他们永远健康平安！最后特别感谢各位专家和教授在百忙之中对本文评阅，并渴望得到各位专家和教授的宝贵意见和建议！本文研究得到国家自然科学基金项目（41172244）、河南高等学校青年骨干教师资助计划项目（2009GGJS-037）研究课题的资助，特此致谢！河南理工大学硕士学位论文摘要断裂力学中，对裂纹的分析主要集中在裂纹尖端附近的应力场。传统的断裂力学对裂尖区域只考虑了应力奇异项。T应力是Williams展开式中的非奇异项中第一项，且平行于裂纹面方向，用来描述裂纹尖端的应力。基于线弹性断裂力学理论，在采用奇异项应力强度因子

3、K描述裂纹尖端应力场的同时，考虑应力非奇异项T，从而可以提高裂尖应力的精度，使理论预测值更加接近实验结果。本文主要从理论上分析T应力对工程断裂的影响，以及它的计算方法。主要内容包括以下几个方面：1、结合断裂力学基本理论，描述裂纹尖端应力场。采用最大周向应力准则作为断裂准则，概述扩展有限元法模拟裂纹扩展过程的原理。2、对T应力的理论分析。根据Airy应力函数推导出型和型断裂的裂尖应力场，并研究其对工程断裂的影响。主要包括：对裂尖塑性区的形状和大小的影响，对裂纹路径稳定性的影响，对,型裂纹应力强度因子计算精度的影响，对裂纹开裂、扩展角度的影响等。3、概述求

4、解T应力的几种数值方法，并重点研究格林函数法求解T应力。以单边裂纹拉伸板的型断裂问题为例，验证了格林函数法求解T应力的有效性。从而依据格林函数法求解并分别作出含内部裂纹的均匀内压作用下的圆盘、中心裂纹矩形板、单边裂纹矩形板和双边裂纹矩形板四种构件的T应力图形。关键词：T应力；应力强度因子；裂尖应力；断裂力学；格林函数法I河南理工大学硕士学位论文IIAbstractInfracturemechanics,thecrackanalysisismainlyconcentratedonstressfieldnearthecracktip.Forthestressofcr

5、acktipregion,traditionalfracturemechanicsonlyconsidersthesingularterm.T-stress,thefirsttermofnonsingulartermsinWilliamsexpansionandparalleltothedirectionofcracksurface,canbeusedtodescribethestressofcracktip.Basedonlinearelasticfracturemechanics,exceptthesingularstressintensityfactor,t

6、akeintoaccountthenonsingularT-stresstodescribethestressfieldofcracktip.Then,accuracyofstressfieldnearthecracktipcanbeimproved,andthetheoreticalpredictionvaluescanbemoreapproximatedtotheexperimentalresults.ThepaperstudiestheinfluenceofT-stressonengineeringfractureintheory,anditscalcula

7、tionmethods.Thefollowingaspectsareincluded:1、Combiningwiththetheoryoffracturemechanics,describethecrack-tipstressfield.Andbymeansofthecriterionofmaximumcircumferentialstressasafracturecriterion,summarizethetheoryofExtendedFiniteElementMethodtosimulatethecrackextension.2、AnalyzeT-stres

8、sinth