功能梯度材料简单裂纹传播动力学的复变方法研究

批准号:
11802208
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
边小丽
依托单位:
学科分类:
A0702.非线性振动及其控制
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王海燕、屈非非、王亚萍、邢蓉、贾婕、许丽娟
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中文摘要
由于功能梯度材料应用的广泛性,对功能梯度材料中裂纹的产生及其动态裂纹扩展的研究便显得尤其重要。本项目主要通过拓展静态平面弹性力学Muskhelishvil的解析函数边值问题方法,研究功能梯度材料线性弹性小变形情况下的简单裂纹的快速传播和止裂的动力学。首先假定裂纹以拟静态传播(在瞬时近似满足静态平衡),建立功能梯度材料直线段裂纹传播的动力学模型,其基本方程是具有非线性边值条件的线性波动方程。然后利用发展的复变方法,把波动方程转化为以裂纹为边界的解析函数边值问题,分析决定解析边值问题解的存在性和解的结构的指标,从而研究裂纹稳定传播时边值问题的解的性态,探讨快速扩展裂纹顶端附近的应力场和应变场,给出裂纹是否止裂、分叉的判据,最后通过对等价的奇异积分方程进行数值计算,对裂纹传播与止裂的动力学进行定量分析。研究结果为功能梯度材料与结构的设计、裂纹检测与材料修复等提供有价值的理论指导。
英文摘要
Because of the wide application of functionally graded materials, it is particularly important to study the generation of cracks and the. dynamic crack propagation in functionally graded materials. In this project, we mainly study the dynamics of the propagation and arrest of simple cracks in functionally graded materials under the condition of linear elastic small deformation of functionally graded materials by extending the analytic function boundary value method of Muskhelishvil in static plane elasticity. First, we assume that the crack propagates in a quasi-static way (at approximately instantaneous static equilibrium) and establish a dynamic model of crack propagation in the straight line section of functionally graded material, whose basic equation is a linear wave equation with nonlinear boundary conditions. Then we employ the extended complex variable method, put the wave equation into the crack boundary boundary value problem of analytic function, analyze the index for deciding the existence and structure of solutions in analytic boundary value problem, furthermore, study the state of solutions of boundary value problems in the case of stable crack propagation, explore the stress and strain field near the tip of crack with rapid expansion, present the crack arrest and bifurcations criterion, finally carry out numerical calculation to quantitative analysis of fracture dynamics through the equivalent singular integral equation. The results provide valuable theoretical guidance for the design of functionally graded materials and structures, crack detection and material repair.
本项目按照申请书的研究目标,建立了含呼吸裂纹悬臂梁的动力学模型,提出了一种基于相图特征的裂纹识别方法。研究了多圆柱P2上全纯函数的面积分均值及带权体积分均值函数,应用Bochner-Martinelli公式建立了与k-Cauchy-Fueter关联的Schwarz引理的一个新的形式,在突破了积分表达式中的奇异性的基础上,建立了Clifford代数中CL_(n+1,0)双曲调和函数的积分表达式,这些工作可以进一步研究平面弹性力学Muskhelishvil的解析函数边值问题,从而为复合材料结构的裂纹扩展动力学提供了一定理论分析基础。同时研究了弱周期和弱阻尼作用下的非光滑振子的全局动力学与同宿混沌抑制方法,为未来复合材料板壳结构的混沌运动的被动吸动抑制提供了理论支撑。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
Research on geometric features of phase diagram and crack identification of cantilever beam with breathing crack
含呼吸裂纹悬臂梁相图几何特征及裂纹识别研究
DOI:10.1016/j.rinp.2019.102561
发表时间:2019
期刊:Results in Physics
影响因子:5.3
作者:Ya-hua Huang;Jian-en Chen;Wei-min Ge;Xiao-li Bian;Wen-hua Hu
通讯作者:Wen-hua Hu
Volume Integral Mean of Holomorphic Function on Polydisc
多圆盘上全纯函数的体积积分均值
DOI:10.11648/j.ijtam.20200601.12
发表时间:2020-01
期刊:International Journal of Theoretical and Applied Mathematics
影响因子:--
作者:Lijuan Xu;Hua Liu;Juan Chen;Xiaoli Bian
通讯作者:Xiaoli Bian
Suppressing homoclinic chaos for a weak periodically excited non-smooth oscillator
抑制弱周期性激励非光滑振荡器的同宿混沌
DOI:10.1007/s11071-019-05380-0
发表时间:2019
期刊:Nonlinear Dynamics
影响因子:5.6
作者:Li Shuangbao;Ma Xixi;Bian Xiaoli;Lai Siu-Kai;Zhang Wei
通讯作者:Zhang Wei
A Version of Schwarz Lemma Associated to the k-Cauchy-Fueter Operator
与 k-Cauchy-Fueter 算子相关的施瓦茨引理的一个版本
DOI:10.1007/s00006-021-01161-4
发表时间:2021
期刊:Advances in Applied Clifford Algebras
影响因子:1.5
作者:Haiyan Wang;Ningxin Sun;Xiaoli Bian
通讯作者:Xiaoli Bian
Global dynamics for a class of new bistable nonlinear oscillators with bilateral elastic collisions
一类新型双边弹性碰撞双稳态非线性振子的全局动力学
DOI:10.1007/s40435-020-00733-9
发表时间:2021
期刊:International Journal of Dynamics and Control
影响因子:--
作者:Shuangbao Li;Tingting Wang
通讯作者:Tingting Wang
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