【摘 要】
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本文利用扩展有限元方法研究了主裂纹与微裂纹之间相互增强与屏蔽的作用机理.裂纹之间的相互作用通过归一化的应力强度因子来定量表征.本文系统研究了不同数量、排列、密度条
【机 构】
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清华大学,航天航空学院,北京,100084
【出 处】
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北京力学会第21届学术年会暨北京振动工程学会第22届学术年会
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本文利用扩展有限元方法研究了主裂纹与微裂纹之间相互增强与屏蔽的作用机理.裂纹之间的相互作用通过归一化的应力强度因子来定量表征.本文系统研究了不同数量、排列、密度条件下的微裂纹群对主裂纹的诱导作用.对于单条微裂纹与主裂纹的相互作用,数值解与解析解的误差在3.51％以内.当主裂纹位于两排规则分布的微裂纹之间时,微裂纹对主裂纹的增强与屏蔽效应呈现出有趣的周期性.此外,需要特别指出的是,主裂纹应力强度因子的极小值仅仅取决于主裂纹裂尖附近的微裂纹,与其它位置的微裂纹无关;但是主裂纹应力强度因子的极大值则由整体微裂纹群的密度、分布等因素主导.基于上述规律,通过调整微裂纹群分布的几何参数,使主裂纹位于微裂纹群中时,始终处于被屏蔽状态,避免出现增强的情况,即使主裂纹达到“完全屏蔽状态”.数值计算结果可以对实验中观察到的微裂纹增韧现象给出定量描述,并且对于新型微结构材料的设计具有重要的参考价值.
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