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2019年 40卷 6期
刊出日期：2019-12-28
综述
研究论文
 
       综述
489 金属材料疲劳裂纹扩展机制及模型的研究进展
吴圣川 李存海 张文 康国政
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2019.035
裂纹萌生、扩展和断裂行为及其与材料本身和外部因素的关联一直是工程与科学界的重要研究课题。本文总结了影响疲劳裂纹扩展的多种因素，综述了高周疲劳裂纹扩展的唯象模型和理论模型，以及低周和超高周疲劳裂纹扩展模型的新进展(包括基于能量的和考虑概率的)。综合前述模型优缺点，提出了一种基于单轴拉伸性能的新型疲劳裂纹扩展模型(iLAPS)。分析表明，新模型iLAPS与多种常用材料的疲劳裂纹扩展试验数据吻合较好，并且能够准确地给出不同应力比下的裂纹扩展速率曲线。最后，对先进材料抗疲劳开裂性能的高通量表征及运维技术进行了展望。
2019 Vol. 40 (6): 489-538 [摘要] ( 447 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 201 )
       研究论文
539 基于不连续场修正权的无网格断裂分析
聂峰华 李冬明 刘斌
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2019.025
本文采用了一种基于不连续场修正权函数的无网格方法来处理二维平面问题中的有限长裂纹。相较于目前常用的无网格裂纹不连续性处理方案，采用修正权函数处理裂纹附近不连续场时只需要对原权函数进行修正，算法简便易实现。本文采用基于不连续场修正权函数的无单元Galerkin方法（EFGM），对在边界上施加I-II混合型裂纹位移场的斜裂纹板进行了数值分析。并与可视性准则、衍射法和透射法等不连续准则对比了裂尖位移场、应力场和应力强度因子解的数值精度。另外，本文还对这四种不连续准则形函数的计算效率进行了分析和比较。
2019 Vol. 40 (6): 539-551 [摘要] ( 180 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 178 )
552 两圆柱体结合面的接触热导分形模型研究
孙献光 孟春晓 段田堂
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2019.027
基于三维分形理论，在考虑微凸体的弹性变形、弹塑性变形和塑性变形的基础上，建立了两圆柱体结合面接触热导分形模型。通过数值仿真，分析了分形维数，分形尺度参数、圆柱体曲率半径和接触类型对接触热导的影响。研究结果表明：接触热导随着分形维数的增大而增大，随着分形尺度参数的增大而减小；相同参数下，内接触比外接触的接触热导要大；此外，当固定其中一个圆柱体的曲率半径时，随着另一个圆柱体曲率半径的增大，接触热导增大。该模型为开展齿轮等曲面接触热导的研究提供了理论基础。
2019 Vol. 40 (6): 552-559 [摘要] ( 183 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 174 )
560 各向异性矩形板和环扇形板横向自由振动的一种通用解法
鲍四元 沈峰
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2019.026
提出各向异性矩形板和环扇形板在弹性边界约束下横向自由振动的通用解法。对于各向异性环扇形板，引入径向对数坐标简化其基本理论。两种不同形状板的几何参数和势能可建立统一的表达式，基于改进Fourier级数和Hamilton原理，从而实现板自由振动问题的统一求解。两种形状板自由振动问题的通用解法具有广泛适用性、高精度和高效性。其收敛性和精度得益于位移的改进Fourier级数的表达，可消除初始横向位移函数及其导数在整个区域内的潜在不连续。所提方法的这些特征通过若干数值算例得到验证。
2019 Vol. 40 (6): 560-570 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 140 )
571 自然冷却和遇水冷却后高温花岗岩力-声特性试验研究
崔翰博 唐巨鹏 姜昕彤
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2019.032
以松辽盆地露天花岗岩为研究对象，对自然冷却和遇水冷却后高温花岗岩进行单轴压、拉和声波测定试验。研究不同方式冷却后花岗岩温度（100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃，以下简称100℃-800℃）与表观形态、纵、横波波速、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度间关系，并将纵、横波波速与抗压强度、弹性模量建立联系。同时考虑遇水冷却后静置过程对花岗岩力-声性质影响。研究表明：（1）静置0h-2h是质量损失、纵波波速下降主要时段，静置6h后变化率可以忽略；自由水损失量与力-声特性损失量存在一定线性关系；（2）温度升高，自然冷却后花岗岩纵、横波波速、弹性模量、抗压强度、抗拉强度呈线型下降，遇水冷却后呈凹线型下降；高于300℃，自然冷却后花岗岩力-声参数均大于遇水冷却，泊松比变化率与其相反，600℃时冷却方式不同对花岗岩纵、横波波速、弹性模量、抗压强度影响达到最大，遇水冷却比自然冷却分别低33.33%、31.88%、53.33%、31.74%，700℃-800℃时冷却方式对花岗岩力声特性影响减小；（3）温度变化，花岗岩纵、横波波速与抗压强度、弹性模量呈良好相关性。所得结论可以提高花岗岩力-声特性测量准确性，为力学特性预测提供一个可行方法，并为岩体工程安全稳定性评估提供依据。
2019 Vol. 40 (6): 571-582 [摘要] ( 187 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 175 )
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