断裂力学中的电热效应2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

断裂力学中的电热效应PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第0章 绪论1

0．1引言1

0．2电热效应裂纹止裂的基本原理及意义2

0．3断裂力学中的电热效应的理论研究与实验研究现状3

0．4断裂力学中电热效应的研究进展5

0．5本书的主要内容7

参考文献9

第1章 断裂力学基础知识13

1．1断裂力学的起源13

1．1．1 Griffith理论13

1．1．2 Irwin—Orwan对Griffith理论的修正14

1．2裂纹尖端区域的应力场15

1．2．1裂纹及其分类15

1．2．2裂纹尖端区域的应力场和位移场16

1．3应力强度因子19

1．3．1“无限大”板Ⅰ型裂纹问题20

1．3．2有限宽板的Ⅰ型裂纹问题24

1．3．3“无限大”体内埋藏裂纹问题26

1．3．4 Ⅱ型、Ⅲ型裂纹的K因子28

1．4线弹性断裂韧度和断裂判据28

参考文献30

第2章 数学、力学基础知识31

2．1柯西积分31

2．1．1柯西积分定义31

2．1．2柯西积分的主值31

2．1．3柯西积分的边值32

2．1．4柯西积分的导数32

2．1．5计算柯西型积分的一些初等公式32

2．2柯西型积分在解平面弹性理论边界问题上的应用34

2．2．1与映射到半平面上的保角映射有关的基本公式34

2．2．2第一基本问题对于半平面的解35

2．2．3第二基本问题对于半平面的解36

2．3平面弹性理论边界问题借助化归挈合问题的解法36

2．3．1当G（t）＝1的情形37

2．3．2问题F＋＝gF-＋f的解37

2．3．3当g＝-1时的情形39

2．3．4在直线边界上调和函数的基本边界问题40

2．4热弹性的一些问题45

2．4．1各向同性物体热弹性的平面问题45

2．4．2半平面的一般公式47

2．4．3半平面的第一类、第二类基本问题的解49

2．4．4半平面混合问题的基本解49

2．4．5裂纹在直线区段上的基本边界问题51

2．5带有裂纹物体的热弹性平面问题53

2．5．1热交换的一般条件及裂纹的分类53

2．5．2带有裂纹和薄夹杂物的热传导问题的微积分方程55

参考文献56

第3章 平面问题电热温度场的理论分析57

3．1含中间裂纹薄板电热温度场的复变函数方法57

3．1．1通电瞬间裂纹尖端的电流分布57

3．1．2热源功率的计算58

3．1．3带有直线裂纹的载流薄板温度场的计算59

3．1．4算例分析59

3．2多裂纹导电薄板电热温度场的计算60

3．2．1带有n个共线裂纹的载流薄板的温度场60

3．2．2 温度场的求解62

3．3带有两个共线裂纹载流薄板的温度场64

3．3．1载流薄板内的电流强度I与电流密度J64

3．3．2裂纹尖端热源功率的计算67

3．3．3载流薄板内的温度场67

3．3．4算例分析69

3．4带有两个非共线裂纹载流薄板的温度场70

3．4．1电流密度的分布及在裂纹尖端处的集中效应70

3．4．2求解热源功率72

3．4．3通电瞬间的温度场73

3．4．4算例76

3．5带有曲线裂纹的导电薄板的温度场76

3．5．1单个曲线裂纹载流薄板的温度场76

3．5．2两个对称曲线裂纹载流薄板的温度场84

3．6带有单边裂纹的导电薄板的温度场90

3．6．1机械载荷作用下单边裂纹载流薄板温度场的计算方法90

3．6．2薄板通电瞬间裂纹尖端的电流场及热源功率密度的确定91

3．6．3裂纹尖端温度场93

3．6．4算例分析96

参考文献97

第4章 平面问题电热应力场的理论分析99

4．1单边裂纹薄板通电瞬间裂尖处应力场的复变函数解99

4．1．1半平面上应力场的确定99

4．1．2应力由半平面转换到具有单边裂纹平面上的保角变换103

4．1．3单边平面裂纹尖端附近应力场的表达式105

4．2外载荷作用下单边裂纹载流薄板应力场的计算方法107

4．2．1温度应力场107

4．2．2算例分析110

4．3含中间裂纹薄板电热应力场的复变函数方法112

4．3．1热弹性应力平面问题的基本概念112

4．3．2外载荷作用下的裂纹尖端通电流时的瞬间应力场117

4．3．3外载荷作用下通电瞬间应力强度因子的确定121

4．3．4算例分析121

4．4带有n个共线裂纹载流薄板止裂时的应力场122

4．4．1带有n个共线裂纹载流薄板的应力场123

4．4．2带有两个共线裂纹载流薄板应力场的算例125

4．5有两个共线裂纹载流薄板在外载荷作用下的应力场127

4．5．1带有两个共线裂纹载流薄板无外载荷作用时的热应力场128

4．5．2带有两个共线裂纹的金属薄板单向拉伸时的应力场131

4．5．3带有两个共线裂纹载流薄板在外载荷作用下的应力场132

4．5．4算例分析135

4．6曲线裂纹电热止裂应力场的计算137

4．6．1问题的提出137

4．6．2半平面上应力场的确定138

4．6．3由半平面上的应力转换到曲线裂纹平面上的保角变换140

4．6．4具有曲线裂纹平面上的应力表达式141

4．6．5算例分析142

4．7外载荷作用下的电热止裂钝化效应分析143

4．7．1求解单边裂纹钝化的计算方法143

4．7．2求解单边裂纹钝化后应力场所采用的保角变换144

4．7．3平面ζ内单边裂纹尖端区域附近的应力场145

4．7．4外载荷作用下电热止裂后焊口附近的应力场145

4．7．5电热止裂前单边裂纹尖端附近的应力场147

4．7．6算例分析148

4．8电热止裂前后裂尖附近载荷应力场的分析148

4．8．1止裂前裂尖附近的载荷应力场149

4．8．2止裂后裂尖附近的载荷应力场149

4．8．3算例分析151

4．9电流密度因子及其分布规律152

4．9．1电流密度场的解析152

4．9．2电流密度因子154

4．9．3热源功率的平均密度154

4．9．4电流密度因子的分布规律155

4．9．5电流密度因子KJ与应力强度因子KI155

4．9．6算例分析156

参考文献157

第5章 空间电热止裂问题的理论分析159

5．1理论分析模型的建立159

5．1．1问题的提出159

5．1．2问题的转换159

5．1．3共形映射160

5．2热源功率的计算160

5．3温度场的求解161

5．3．1稳恒电流作用下的温度场161

5．3．2脉冲电流作用下的温度场163

5．3．3考虑热传导系数变化时的温度场165

5．4应力场的求解166

5．4．1应力边界条件167

5．4．2应力场的计算167

5．5算例分析175

参考文献178

第6章 断裂力学电热效应的数值模拟180

6．1金属构件材料放电瞬间的温度场数值模拟180

6．1．1热传导方程、电传导方程180

6．1．2温度场求解有限元分析181

6．1．3数值模拟时需要注意的几个问题182

6．2平面问题温度场的数值模拟183

6．2．1带有边缘裂纹导电薄板温度场的数值模拟183

6．2．2带有中间裂纹导电薄板温度场的数值模拟185

6．2．3带有两个直线裂纹导电薄板温度场的数值模拟186

6．2．4带有曲线裂纹导电薄板温度场的数值模拟187

6．3平面问题应力场的数值模拟189

6．3．1带有边缘裂纹导电薄板的应力场的数值模拟189

6．3．2带有中间裂纹导电薄板的应力场的数值模拟192

6．3．3含双裂纹导电薄板的应力场的数值模拟193

6．3．4带有曲线裂纹导电薄板应力场的数值模拟194

6．4空间问题的数值模拟研究197

6．4．1数值模拟的有限元方程197

6．4．2金属凹模中上表面半埋藏环形裂纹止裂的数值模拟199

参考文献201

第7章 跨越加载电流时电热效应研究203

7．1跨越加载电流时温度场、应力场的理论分析203

7．1．1跨越加载时的电流密度分布203

7．1．2跨越加载时的温度场206

7．1．3跨越加载时的应力场208

7．2电极作用位置对裂纹尖端温度的影响209

7．3电磁热效应局部裂纹跨越止裂的数值模拟210

7．3．1热—电耦合有限元方程210

7．3．2有限单元法的网格划分及通电条件210

7．3．3裂纹尖端的温度场211

7．3．4电极位置变化对裂尖温度影响的数值模拟211

7．4金属凹模内壁半埋藏环形裂纹局部跨越止裂的数值模拟212

7．4．1局部跨越止裂有限元模型212

7．4．2有限元网格划分212

7．4．3数值模拟结果213

7．4．4金属凹模裂纹局部跨越止裂电极位置的数值分析214

参考文献215

第8章 裂纹前缘电热效应的实验研究216

8．1电热效应实验原理、装置及电路系统216

8．2含裂纹薄板加载电流时的实验现象217

8．3薄板实验结果分析217

8．3．1温度值与通入电流能量之间的关系217

8．3．2温度值与试件几何尺寸之间的关系218

8．3．3温度值与裂纹数量及其走向之间的关系218

8．3．4温度值与材料电阻率之间的关系218

8．3．5裂纹尖端处压应力场的作用218

8．3．6白亮层的产生218

8．4几种模具钢的实验结果219

8．4．1脉冲放电后裂尖形貌的超钝化219

8．4．2白亮层的形成219

8．4．3几种材料的白亮层及白亮层的屏蔽作用分析220

8．4．4裂纹前缘区域压应力场的形成222

8．5脉冲放电后裂尖处纳米尺度下的力学性能测试223

8．5．1测试方法223

8．5．2实验数据采集及处理225

8．5．3裂尖处纳米力学性能226

8．6放电后裂纹尖端的钝化226

8．6．1止裂处的宏观形貌226

8．6．2裂纹尖端产生的压应力阻止裂纹扩展227

8．6．3放电后的微观组织分析227

8．7热疲劳裂纹脉冲放电228

8．7．1试件的选取228

8．7．2材料基本参数228

8．7．3放电后组织的微观分析229

8．7．4放电后组织的力学性能分析229

8．8 ZL-2型脉冲放电设备230

8．8．1 ZL - 2型脉冲放电设备的基本参数230

8．8．2脉冲放电实验231

8．8．3高压脉冲放电装置研制232

8．8．4触发与控制回路235

8．8．5测量回路235

8．9机械载荷作用下的裂纹电热效应的实验研究235

8．9．1外载荷作用下裂纹电热效应的实验研究235

8．9．2施加单向拉伸载荷的实验方法236

8．9．3实验结果与分析237

8．9．4带有两个共线裂纹实验分析238

8．10曲线裂纹的电热效应实验研究239

8．10．1实验现象239

8．10．2实验结果分析239

参考文献240

结束语242