基础研究类项目（自然科学类）

项目名称：含缺陷弹性体表面裂纹问题研究（刘宝良）

项目来源：教育厅面上

项目简介：表面裂纹断裂力学是在上世纪七十年代迅速发展起来的科学，它不仅研究表面裂纹扩展的规律，而且还通过分析表面裂纹前沿附近的应力、应变和应力强度因子以及测定带表面裂纹试件的断裂参数，建立断裂准则。它可以解决构件的选材，确定构件允许的最大初始裂纹尺寸、估计构件的疲劳寿命、剩余强度和检测周期等，从而保证构件的安全使用。但是，表面裂纹前沿附近的应力分布是一个三维弹性力学问题，此问题的解比穿透裂纹的解要复杂得多。

本项目采用常位移不连续单元和裂尖位移不连续元构成的边界元法，研究了内部压力作用下无限大板中正方形孔的分支裂纹及压力作用下无限大板中圆孔的分支裂纹，揭示了裂纹体几何尺寸对裂纹尖端应力分布规律及应力强度因子的影响。此外还研究表面缺陷影响下的裂纹体，本文选取了含半球形表面缺陷和表面裂纹的三维线弹性体(简称表面缺陷裂纹问题)作为研究对象，并对断裂分析中的关键参量——应力强度因子进行了数值分析和求解。

本项目主要是通过理论分析、数值模拟和实验相结合的方法来研究。理论上主要采用常位移不连续单元和裂尖位移不连续元构成的边界元法进行分析；数值模拟主要康奈尔大学断裂力学小组编制的FRANC3D软件对三维裂纹进行断裂行为的分析和计算。最后分析裂纹体为无限体与有限体的尺寸界限，并给出了裂纹前沿最深点的应力强度因子受的影响。

鉴定或验收情况：已结题

获奖情况：省高校科学技术进步2等奖