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外载荷作用下裂纹尖端通电时瞬间应力场及应力强度因子

专 业: 工程力学
关键词: 电热效应 导电薄板 机械载荷 综合应力强度因子 应力场
分类号: TG213  O343.6  TM242
形 态: 共 93 页 约 60,915 个字 约 2.914 M内容
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内容摘要


近年来,飞机、轮船失事时有发生。

其中,由于机翼断裂、起落架断裂、螺旋桨叶片断裂等断裂问题所引起的事故占了相当大的比重。

这些断裂都是因为外在载荷作用在已经由于疲劳产生了裂纹的零部件上,使其裂纹进一步扩张,超过极限,而最终发生的。

断裂问题已经给国家财产和人身安全造成了严重的损失。

如何防止带有机械载荷的零件和构件产生裂纹,裂纹发生后如何阻止其扩展,一直是我们所关注的一个重要研究课题。

电热止裂是近几年兴起的一个研究课题,现已初具成果,它是利用导电体的裂纹尖端电流的集中和电热效应原理,通过在特定方向向含裂纹的导电薄板内通入瞬间电流的办法,达到止裂的目的。

本文是在以往理论研究的基础上,通过在含有机械载荷的裂纹薄板为出发点,研究裂纹尖端在通电时的应力场,同时用了两种方法进而推导出综合应力强度因子:

第一:从电流出发推导出热应力强度因子和单独外载荷作用下的应力强度因子,使得两个强度因子线性叠加,得到综合应力强度因子。

第二:从应力场出发分别推导出单独机械载荷产生的应力场和单独通电时的应力场,二者叠加获得总的应力场,进而推导出综合应力强度因子。

从而通过和 K1c 相比较可以断定裂纹是否扩张。

..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 课题来源和主要研究内容
1.2 电热止裂的基本原理及特点
1.2.1 电热效应裂纹止裂的基本原理
1.2.2 电热效应裂纹止裂的特点
1.3 电热效应裂纹止裂研究现状
1.3.1 电热效应裂纹止裂的理论研究现状
1.3.2 电热效应裂纹止裂的实验研究现状
第2章 裂尖处热应力强度因子的确定
2.1 数学基础知识
2.1.1 复变函数
2.1.2 解析函数的重要性质
2.1.3 两个典型的保角变换函数
2.2 裂纹尖端处电流密度的确定
2.2.1 电学中的基本概念
2.2.2 具有圆孔的无限大导电平板内电流密度的分布
2.2.3 电流流动的复势函数
2.2.4 具有中心穿透裂纹的无限大平板内的电流密度分布
2.2.5 裂纹尖端热源功率密度的确定
2.3 裂纹尖端处热应力强度因子的确定
2.4 本章小结
第3章 外载荷作用下裂纹尖端通电瞬间的应力场及应力强度因子
3.1 热弹性平面问题的基本概念
3.2 中心穿透裂纹尖端附近温度场
3.2.1 算例分析
3.3 外载荷作用下的裂纹尖端通电流时瞬间应力场
3.3.1 热应力场的复变函数表示
3.3.2 外载荷作用下的裂尖处的应力场的复变函数表示
3.3.3 热应力场和机械载荷应力场的叠加
3.4 外载荷作用下的裂纹尖端通电流时的瞬间应力强度因子的确定
3.4.1 算例分析
3.5 本章小结
第4章 复合型裂纹尖端的应力分析
4.1 拉应力在裂尖处产生的应力场的复变函数表示
4.2 切应力在裂尖处产生的应力场的复变函数表示
4.3 电流在裂尖处产生的应力场的复变函数表示
4.4 应力场的叠加
4.5 复合型裂纹断裂判据
4.6 拉、切应力作用下的裂纹尖端通电时的应力强度因子的确定
4.7 算例分析
4.8 本章小结
第 5 章 通电瞬间在外载荷作用下的裂尖处温度场和应力场的数值模拟
5.1 引言
5.2 基本问题的提出
5.3 相关问题的处理
5.4 有限元法求解温度场
5.5 有限元法分析热应力
5.6 算例
5.6.1 中心穿透裂纹温度场的数值模拟
5.6.2 热应力场的数值模拟
5.6.3 外载荷单独作用时应力场的数值模拟
5.6.4 外载荷产生的应力场与热应力场的叠加数值模拟
5.7 本章小结
第6章 电热效应裂纹止裂的实验研究
6.1 引言
6.2 实验装置及电路系统工作原理
6.2.1 电热止裂的实验装置
6.2.2 电热效应裂纹止裂的实验原理
6.3 电热效应裂纹止裂的实验效果
6.4 实验结果分析
6.5 本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > TG213 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论 > 铸造应力、变形、裂纹及其防止
其他分类: > O343.6 > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 弹性力学
其他分类: > TM242 > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品 > 非金属导电材料、炭素材料

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