斷裂力學(xué)中的數(shù)值計(jì)算方法及工程應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了斷裂力學(xué)中的數(shù)值計(jì)算方法及工程應(yīng)用背景。全書共分六章。在第一章中，介紹了斷裂力學(xué)中的三個(gè)主要參數(shù)(應(yīng)力強(qiáng)度因子、J積分和應(yīng)變能釋放率)以及各自對(duì)應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法，并通過(guò)一個(gè)典型例題詳細(xì)講解了實(shí)施這些數(shù)值計(jì)算方法的具體過(guò)程。在第二章中，講解了啞節(jié)點(diǎn)斷裂單元的基本思想，同時(shí)給出基于商業(yè)有限元軟件ABAQUS的用戶自定義單元子程序，供讀者參考使用。在第三章和第四章中，分別介紹了針對(duì)線狀裂紋和面狀裂紋的虛擬裂紋閉合法。該方法具有對(duì)有限元網(wǎng)格尺寸不敏感和對(duì)裂紋尖端無(wú)需特殊單元處理的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了計(jì)算精度和計(jì)算效率的有效平衡。在第五章中，通過(guò)一系列具體例題，討論如何應(yīng)用虛擬裂紋閉合法對(duì)典型斷裂問(wèn)題進(jìn)行分析，包括界面裂紋與彎折裂紋、沖擊載荷下裂紋的響應(yīng)、動(dòng)靜態(tài)裂紋擴(kuò)展以及疲勞裂紋擴(kuò)展等專題。在第六章中，總結(jié)了虛擬裂紋閉合法的工程應(yīng)用情況，涉及材料(金屬材料、復(fù)合材料等)的斷裂分析、粘接接頭和加強(qiáng)構(gòu)件的斷裂評(píng)價(jià)、載荷效應(yīng)和溫度效應(yīng)以及微機(jī)電器件的失效等。以上內(nèi)容基本上涵蓋了斷裂力學(xué)數(shù)值方法的理論基礎(chǔ)、計(jì)算程序和應(yīng)用背景等。

書籍目錄

序前言第一章  斷裂參數(shù)的數(shù)值計(jì)算方法  1.1  斷裂力學(xué)中的主要參數(shù)  1.2  斷裂模式與裂紋類型  1.3  有限寬中心裂紋板及其閉合解  1.4  應(yīng)力強(qiáng)度因子與外推法  1.5  J積分與等效積分區(qū)域法  1.6  應(yīng)變能釋放率與虛擬裂紋法第二章  啞節(jié)點(diǎn)斷裂單元  2.1  ABAQUS自定義單元子程序UEL  2.2  虛擬裂紋閉合法的子程序  2.3  外推法的子程序  2.4  等效積分區(qū)域法的子程序第三章  線狀裂紋的虛擬裂紋閉合法  3.1  虛擬裂紋閉合法的數(shù)學(xué)解釋  3.2  平面內(nèi)任意線狀裂紋的斷裂單元  3.3  經(jīng)典Ⅰ型問(wèn)題上的應(yīng)用  3.4  復(fù)合型斷裂問(wèn)題  3.5  高階單元和奇異單元  3.6  空間中任意線狀裂紋的處理第四章  面狀裂紋的虛擬裂紋閉合法  4.1  面狀裂紋的基本計(jì)算公式  4.2  面狀裂紋的啞節(jié)點(diǎn)斷裂單元  4.3  啞節(jié)點(diǎn)斷裂單元的使用與例題  4.4  高階單元和板殼單元  4.5  網(wǎng)格的正交性  4.6  空間中任意面狀裂紋的處理第五章  若干斷裂專題問(wèn)題  5.1  彎折裂紋與界面裂紋  5.2  裂紋對(duì)沖擊載荷的響應(yīng)  5.3  靜態(tài)裂紋擴(kuò)展問(wèn)題  5.4  動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)裂紋問(wèn)題  5.5  疲勞裂紋擴(kuò)展問(wèn)題第六章  虛擬裂紋閉合法的應(yīng)用  6.1  復(fù)合材料的斷裂分析  6.2  其他材料的斷裂分析  6.3  加強(qiáng)構(gòu)件的斷裂分析與評(píng)價(jià)  6.4  動(dòng)態(tài)載荷與循環(huán)載荷作用下的斷裂響應(yīng)  6.5  溫濕效應(yīng)和熱載荷  6.6  電子封裝與壓電材料  6.7  雜例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 斷裂參數(shù)的數(shù)值計(jì)算方法1.1 斷裂力學(xué)中的主要參數(shù)斷裂力學(xué)中有三個(gè)最為基本的參數(shù)，即應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIF，K）、路徑無(wú)關(guān)積分（J積分，J）和應(yīng)變能釋放率（SERR，G）。應(yīng)力強(qiáng)度因子描述了彈性裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱，此參數(shù)的引入消除了由裂紋引起的應(yīng)力奇異性所帶來(lái)的數(shù)學(xué)上的困擾，它的計(jì)算依賴于裂紋前端的局部應(yīng)力場(chǎng)。J積分和應(yīng)變能釋放率則是基于能量的參數(shù)。J積分描述的是由于裂紋的存在所吸收的能量，而應(yīng)變能釋放率描述的則是產(chǎn)生新裂紋面所需要的能量。對(duì)于線彈性材料而言，這三個(gè)參數(shù)完全可以通過(guò)材料常數(shù)聯(lián)系起來(lái)，并且J積分和應(yīng)變能釋放率是等價(jià)的。針對(duì)上述三個(gè)基本斷裂參數(shù)，眾多學(xué)者付出了相當(dāng)大的努力來(lái)探索求解它們的方法。對(duì)于一些含裂紋的特殊構(gòu)型，學(xué)者們求得了閉合形式的解（以公式、曲線或圖表的形式表達(dá)出來(lái)）。這些應(yīng)力強(qiáng)度因子的解已經(jīng)匯編成了幾本應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(cè)供工程師參考使用。

編輯推薦

《斷裂力學(xué)中的數(shù)值計(jì)算方法及工程應(yīng)用》:國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金

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