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J积分

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对于受荷载作用的弹性体中的裂纹,储存在弹性体中的弹性能量是两个自变量的函数:荷载的位移和裂纹的面积。能量释放率由物体弹性能量相对于裂纹面积的偏导数来定义。

这个能量释放率的定义假设物体是弹性的,但没有引用场论。事实上,能量释放率可以通过测量相同载荷的物体与不同区域的裂纹的载荷-位移曲线来确定。不需要测量任何领域。

然而,许多材料可以用弹性场理论来建模。当一种材料用这样的场理论建模时,能量释放率可以用积分J积分表示为场变量。

本节课将介绍J积分,并附有计算实例。J积分的使用通常在个别应用中得到更好的理解,我们将在后面的课程中描述。

J积分可以应用于线性和非线性弹性理论。课堂上会用到非线性弹性理论,作业中会用到线弹性理论。

这些笔记属于断裂力学课程

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PDF图标J积分2016 04 08.pdf 1.34 MB

评论

你好中国,

非常感谢关于j积分的讲义。

在工程应用中,我们经常需要计算应力强度因子
为了一个角落的裂缝。一个方便的方法是从J-或类似的东西推导出它们
积分。数值上,这样的积分似乎不是路径无关的。
我在什么地方读到过(不幸的是不记得在哪了)理论上说
路径无关性只能在二维裂缝中得到保证。

你对三维j积分有什么看法?

刘晓波

索志刚的照片

亲爱的晓波:下面这篇论文可以回答你的问题。

李富忠,史长峰,李伟民,能量释放率计算方法的比较。工程断裂力学21,405-421(1985)。

谢谢,索教授。这是一个非常好的讲座。对于非均匀材料,J积分是路径相关的。在这种情况下,如何用J积分来计算能量释放率?

索志刚的照片

我想到了几点:

  1. 如果材料仅在裂纹面法线方向上不均匀,则J积分与路径无关。例如,J积分可用于计算两种材料界面上裂纹的能量释放率。
  2. 如果材料是分段均匀的,当裂纹尖端在均匀材料内部时,则沿均匀材料内部轮廓的J积分等于能量释放率。
  3. 如果材料是分段均匀的,当裂纹尖端在界面上,但面不在界面上时,那么能量释放率没有很好地定义,J积分是路径相关的。
  4. 当J积分是路径相关的时候,我想不起来它有什么用处。
r.k的照片

亲爱的中国

你们知道,这些天我在研究裂缝的相互作用,但我遇到了一个问题,在两个裂缝相交的点上应用j积分。

请告诉我如何在两个裂缝的相交处使用j积分。

最好的

雷扎

索志刚的照片

亲爱的雷扎:在两个裂缝交点附近使用j积分,你会得到有用的结果。例如,这是一篇关于冲击界面的裂纹的论文。j积分在这里没用。这样的例子有很多。

黄仁仁,J.H. Prévost,黄志勇,索中,"用扩展有限元法研究薄膜的沟道开裂”。岩石力学与工程学报,27(3):342 - 342(2003)。

沙欣·埃斯坎达里的照片

亲爱的中国

我读过一篇文章(J.R. Rice, Mathematical analysis in mechanics of fracture, Chapter 3),证明了弹性材料的G=J。我遇到了一个问题,为什么在二维裂纹中我们取a *裂纹尖端嵌入的任何有限区域?

你能帮帮我吗?

Sh.Eskandari

赵克杰的照片

嗨,Sh, Eskandari,

由于J积分对于均质材料中的二维裂纹是路径无关的,我们可以取任何有限区域进行积分,只要它包含裂纹尖端。

Kejie

沙欣·埃斯坎达里的照片


亲爱的Kejie

是的,这很明显,但当我们要证明能量释放率等于J积分时,有一个面积积分,它应该覆盖整个身体,但在Rice教授的文章中,由于某种原因,我没有得到它,我们把面积作为任何包含裂纹尖端的有限区域。

如果你能阅读文章的这一部分,并帮助解决这个问题。

谢谢你!

萨因Eskandari

赵克杰的照片

你好,沙欣·埃斯坎达里,

抱歉回复晚了,不知怎么的我错过了这条线索。我没有读过赖斯教授的论文,但我在课本上看到了一些证明。到目前为止,我的理解是,由于积分是路径无关的(即,对于任何包含奇异裂纹尖端的有限区域,它都是一个常数),我们可以取任何区域来证明G=J。

这可能偏离了你的问题?

Kejie

沙欣·埃斯坎达里的照片

亲爱的Kejie

谢谢你的回复。

我认为我们不能使用路径无关性,因为在证明中我们从势能的速率开始,然后我们证明它等价于j积分。

不管怎样,你能告诉我你所看到的教科书的改进吗?

谢谢。

萨因Eskandari

赵克杰的照片

你好,沙欣·埃斯坎达里

请看看Anderson的书,骨折力学基础和应用,第三章的附录。

Kejie

沙欣·埃斯坎达里的照片

请帮忙,我赶时间。

亲爱的所有人

我从事断裂力学方面的工作,面临的问题是在二维和三维裂纹模型以及ANSYS复合材料模型中评估j积分。

如果有人有关于它的想法,请给我的教程或步骤相同的问题。

衷心感谢你的帮助。

谢谢……

电子邮件ID:himanshu@iitp.ac.in

hpiitp@gmail.com

迈克·西亚瓦雷拉的照片

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之间的关系J-积分在a中求应变能
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,44卷,14-15期,7月
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,第45卷,18-19期,9月
2008
,4879 - 4901页
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,第30卷第8期,2008年8月,页面
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,第76卷第2期,2009年1月,
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2009
,183 - 194页
贝尔托,P。Lazzarin

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工程断裂力学,体积
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,2009年5月,1109 - 1130页
D.拉达杰;
叫,P。
Lazzarin

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厚度对弹性的影响
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, F.伯托,S.哈丁

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复杂焊接结构的疲劳设计
国际
疲劳杂志
,第31卷,第1期,2009年1月,
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阿佐里,P.;Lazzarin, G.梅内盖蒂,M.里科塔

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年代。
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-帕多瓦大学,Via Venezia 1, 35100帕多瓦(意大利);2 cnr-iris,
计算力学
固体,Str. Crocefisso 2B, 70125巴里(意大利);3部
管理和...

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亲爱的所有,

我是Abaqus的新用户。我的工作包括使用Abaqus进行骨折建模。

对于2D边缘裂纹问题,我在abaqus中要求了5个J等高线积分值,但我无法绘制J积分路径(J -积分与半径)。我知道abaqus会自动选择每个轮廓积分的路径。但是如何显示每个轮廓积分的路径呢?

非常感谢,

Sutham。

SAURABH KUMAR YADAV的照片

亲爱一族

我在XFEM中发现j积分对三维裂缝来说是路径依赖的。对于有路径的硬币裂纹,其值变化高达8%。

你好,

我有个问题想了很久,不幸的是
还没有找到一个明确的答案。我将非常感激如果你
请告诉我你对这个问题的看法:

在过程区内,j积分在a之前有效吗
尖锐的裂纹吗?如果是有效的,它是否等于从轮廓得到的值
在流程区之外?

谢谢

Ahmad Khayer D。

准确地说,对于等温非线性弹性问题,j积分只与路径无关,其中没有物体力。对于存在塑性的单调加载,只有在变形塑性条件下才与路径无关。对于有循环加载的非弹性问题j积分不是路径相关的。在这种情况下,裂纹尖端可以用一个相关的路径积分T*来描述,这是由Satya Atluri首先提出的。当J与路径无关时,则J=T*。对于非线性弹性材料,J积分的重要性与它表征近尖端应力和应变的能力有关。所谓的HRR解决方案。Albert Kobayashi教授的实验工作表明,对于循环加载,这是不正确的。

顺便说一句,许多人错误地认为j积分是由吉姆·赖斯开发的。这是不对的。50年代初,谢菲尔德大学的Eshelby教授首次提出了这一观点。多年后,赖斯教授将其推广开来。不久之后,里海大学的George Sih教授和George Irwin教授在一篇联合论文中首次开发了3D版本。你可以通过简单的谷歌搜索找到相关的参考资料。原始Sih- irwin论文的参考文献是在Sih教授的论文之一在他的期刊,即:理论和应用断裂力学。

希望这能有所帮助

里斯•琼斯

如果你能阅读文章的这一部分,并帮助解决这个问题?

亲爱的同事们,

我的问题是,如果我在ii型ENF试样的裂纹尖端周围定义一个零面积路径和
计算牵引向量,有一个负号(第二页)
我不理解,这就是导致错误结果的原因。可以
你看看我的便条,告诉我哪里不对?

第1页

第二页

谢谢

安德拉斯

我用EFG方法建模裂纹,并使用m积分来计算应力强度,我有一些准:

j积分的域积分形式仍然是路径无关的吗?

最好的q函数是什么?

什么样的域大小对m积分有利?

我发现了不同域大小的答案之间的差异,这是否意味着m积分是路径依赖的?

我最大的问题是,有时用更细的网格我得到的答案更差!!(也是均匀分布)

在某些领域,我的丰富基础得到了比普通基础更差的答案!!

我的模型是不稳定的吗?

我该怎么办??

我检查了所有的东西!!我的代码工作得很好,你的建议????

jorgegdiaz的照片

我对此很感兴趣

亲爱的索教授:

我已经阅读了你发布的骨折meachanis的大纲,它们真的很有帮助。谢谢分享!但有一个问题是,我无法找到所有列出的主题的大纲。例如,我找不到任何pdf文件。你还在发大纲吗?

最好的

索志刚的照片

关于j积分的注释重新发布。不知道他们为什么消失了。

戴安娜的照片

你好中国,

谢谢你有用的解释。我想问你是否可以在一个三维曲面上建模一个裂缝,比如一个管道。如何建模呢?我还能用轮廓积分法吗?

谢谢你!

戴安娜。

索志刚的照片

我们可以模拟三维弯曲裂纹,并讨论沿前端逐点的能量释放率。这里有一篇关于这个主题的论文李,施和尼德曼(1985).我没有尝试使用j积分来计算弯曲裂纹前沿的能量释放率。希望其他人能提供线索。

N.苏库马尔的照片

Gosz和Moran(工程团队)推导了三维曲面裂纹前沿的相互作用域积分。断裂力学,Vol 69, 2002, pp. 299-319)。论文的链接是在这里

亲爱的索教授:

Rice提出了J积分的概念,它等于均匀的、线性的或非线性的弹性材料在不受物体力的作用下,在二维变形场(平面应变、平面应力等)下的能量释放率。

在ANSYS和Abaqus中,实现总是参考Shih(1986)的工作。对于不同材料界面处的裂纹,利用j积分估计Gc(临界能量释放率)的方法已有大量文献。

我没有找到相关资料,这个方法是否适用,如果适用,在什么情况下?你能给我一些关于Jintegral在两种材料界面的实现的信息或参考资料吗?

我期待着你的消息。

Yalcin

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