圆孔边界上弯折裂纹的奇异积分方程解法①
2013-02-02徐冬,张蕾
佳木斯大学学报(自然科学版) 2013年3期
关键词:裂纹
徐 冬, 张 蕾
(1.临沂职业学院,山东 临沂276017;2.临沂大学理学院,山东 临沂276005)
0 引 言
研究孔边弯折问题具有重要的工程应用价值.关于弯折裂纹的研究已引起许多学者的兴趣,有学者曾利用保角映射来逼近无限体中弯折裂纹问题[1].也有使用有限元、边界元等数值方法对该问题进行计算[2~5].用分布位错来模拟裂纹的方法计算时,裂纹位置可以任意[6]. 相关研究工作,可见文献[7 ~9]. 本文拟采用上述方法对圆边界上的弯折裂纹进行研究. 由裂纹边界条件,建立了相应的奇异积分方程. 通过熟知的数值公式,将得到的方程化为代数方程数值求解位错分布,由此,得到裂纹尖端处的应力强度因子值. 这是一种解析、数值相结合求解应力强度因子的方法,各裂纹位置可以是任意的.为了行文方便,文中我们沿用了文献[7 ~9]部分符号和公式.
1 理论分析
在反平面弹性问题的中,应力G、位移w(x,y)和合力f(x,y)可用复势φ(z)[6]表示为

其中τxz,τyz是纵向剪应力.

无限平面时强度为H 的点位错的复势记为沿z0的有向斜线布置分布位错密度为h(s)的连续时复势函数为

其中a 为斜线l 的长度,α 为x 轴正向逆时针转到l正向所成的角度.在以上研究的基础上,可利用位错叠加来模拟裂纹,以求解弯折裂纹的问题.
若φp为无限大域中弯折裂纹的复势,则有
这里N 为裂纹分支数,zc为位错放置点,zcj为第j 条分支端点,aj为第j 条分支长度,hj(sj)为沿第j 条分支分布位错密度函数.
由(1)式和(2)式,可得

要对无限大域中的弯折裂纹问题进行……
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