[发明专利]多圆孔多裂纹各向异性物料的应力强度因子测定方法

权利要求书

1.一种多圆孔多裂纹各向异性物料的应力强度因子测定方法，其特征在于，本方法包括如下步骤：

S1、以待测物料为原型，构建含多个圆孔和多条裂纹的平面单元模型，定义边界条件；

S2、构建含单一圆孔的平面单元模型，根据复变函数柯西积分理论求解该模型受孔口表面集中力的应力基本解；在本步骤中，平面单元模型上圆孔半径为r，并设一条虚拟裂纹，虚拟裂纹倾角为α，圆孔上任意点A(r,θ)作用集中力(N，T)时，虚拟裂纹上任一点B的法向应力记为切向应力记为

其中，A(r,θ)为圆孔上任一点，r为圆孔半径,θ为与X轴的夹角，N为点A(r,θ)上法向力，T为切向力，和为两个复应力函数；z₁和z₂为z平面上圆孔外任两点，ζ₁(z₁)为ζ₁平面上与z₁对应的点，ζ₂(z₂)为ζ₂平面上与z₂对应的点，u₁和u₂为各向异性材料特征方程的两个根；A₁为A₂与圆孔边界集中力N、T有关的已知系数,R₁、m₁、R₂和m₂均为与圆孔半径r有关的复变常数,σ₀(θ)为ζ平面的单位圆上一点，与z₁和z₂平面的集中力N、T作用点A对应；a_ij为各向异性材料属性，i,j＝1,2,6；对于平面应力问题a_ij＝α_ij，对于平面应变问题，a_ij＝α_ij-α_i3α_j3/α₃₃；

S3、构建含单一裂纹的平面单元模型，根据复变函数柯西积分理论求解该模型受裂纹表面集中力的应力基本解；

S4、根据S2和S3求得的应力基本解和S1中每个圆孔以及每条裂纹的应力边界条件，得到关于每个圆孔和每条裂纹相互作用表面应力的积分方程；

S5、将S4求得的积分方程离散为线性代数方程；

S6、推导含单一裂纹的平面单元模型的应力强度因子计算公式，并结合S5求解的裂纹面相互作用表面应力，计算多圆孔多裂纹相互作用下平面单元模型的应力强度因子。

2.如权利要求1所述的多圆孔多裂纹各向异性物料的应力强度因子测定方法，其特征在于：在所述S1中，平面单元模型包括若干半径不同的圆板和长度不等的裂纹，并在模型远场作用有均布应力，在圆孔和裂纹表面作用有正应力和剪应力。

3.如权利要求2所述的多圆孔多裂纹各向异性物料的应力强度因子测定方法，其特征在于：在所述S3中，在平面单元模型上裂纹任意点C(s,0)作用两对集中力(P，Q)，倾角为β的虚拟裂纹上任意点D的法向应力记为切向应力记为

其中，C(s,0)为裂纹上任一点，a为裂纹半长,P为点C(s,0)上法向力，Q为切向力，和为两个复应力函数，z₁和z₂为z平面上圆孔外任两点，ζ₁(z₁)为ζ₁平面上与z₁对应的点，ζ₂(z₂)为ζ₂平面上与z₂对应的点，u₁和u₂为各向异性材料特征方程的两个根，σ₀(s)为复平面的单位圆上一点，与z₁和z₂平面的集中力P、Q作用点C对应，a_ij为各向异性材料属性，对于平面应力问题a_ij＝α_ij，i,j＝1,2,6；对于平面应变问题，a_ij＝α_ij-α_i3α_j3/α₃₃。