一、非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题（论文文献综述）
和东宏[1]（2021）在《广义多相固体的本征应变边界积分方程数值算法的研究》文中进行了进一步梳理固体材料中通常存在着颗粒、夹杂、孔洞、裂纹等广义相,这些广义相对材料的力学性能有非常重要的影响。因此,准确和高效的了解固体材料中嵌入广义相的状态,对材料性能的研究、预报与元器件结构设计的集成具有重要的意义。然而,运用传统的数值方法对多相固体问题进行大规模的数值模拟时通常面临着离散规模大、计算效率低等问题。本文围绕提高计算效率和计算精度这一目的,对大规模的广义多相固体问题开展了数值算法的研究。在边界元法和Eshelby等效替换理论的基础上,提出了本征应变边界积分方程及其迭代算法,并构建了一系列的高阶光滑边界单元,有效地求解了大规模的多相固体问题。具体的研究内容包括以下五个部分:1)多相固体的本征应变边界积分方程数值算法的建立和计算程序的开发。将Eshelby本征应变和等效替换的思想与边界积分方程及其数值求解有机地结合起来,提出了本征应变边界积分方程计算模型及相应的迭代算法,并运用Fortran程序语言设计和开发了相应的二维和三维高性能计算程序。所开发的计算程序能够在个人计算机上高效地求解具有数十万甚至上百万个未知量的多相固体问题。由于在本征应变边界积分方程计算模型中不显含子域界面未知量,系统方程组的系数矩阵规模较小且只需一次性的计算。因此,与传统的边界元子域法相比,本文提出的计算模型具有很高的计算效率。2)基于本征应变边界积分方程计算模型分析三维多孔含液固体问题。在本征应变常数假定下,采用本征应变边界积分方程计算模型及其迭代算法求解了大规模的三维多孔含液固体问题。数值结果验证了计算模型的可行性以及高效性,同时也将计算模型的应用范围从固体夹杂/孔洞进一步拓展到了流体夹杂。在数值算例中,不仅研究了多孔含液固体材料内部结构与整体力学性能参数的关系,而且也准确求解了材料所关心区域的内部细节。3)高阶光滑椭球单元的构建及其在本征应变边界积分方程计算模型中的应用。为了减少离散子域边界所需节点的数量,构建了基于拉格朗日插值多项式的高阶光滑椭球单元,实现了一个椭球夹杂或孔洞只需用节点数很少的单个单元进行离散。此外,提出了高阶单元形函数系数计算机自动生成的方法,避免了高阶单元形函数冗长的推导过程。消除了传统闭合单元中存在的端点和端线效应,使光滑单元的计算精度比闭合单元提高了一到二个数量级。在Cauchy主值积分和Hadamard有限部分积分的基础上,给出了适用于任意高阶单元的各类奇异和近奇异积分处理方法。数值结果表明,高阶光滑椭球单元引入到本征应变边界积分方程计算模型后能极大地提高计算模型的计算效率。4)非均匀本征应变边界积分方程计算模型的建立及其在长方形夹杂问题中的应用。抛弃了本征应变为常量的假定,提出了非均匀本征应变边界积分方程的计算模型,并将其应用于分析长方形夹杂问题。在本征应变为任意变量的条件下,以全新的方式构建了反映近场群内在特性和子域相互作用的局部Eshelby矩阵,并推导出了非均匀本征应变、局部Eshelby矩阵与外部载荷三者之间的关系,同时还研究了反映远场群影响的数值迭代算法。数值算例验证了非均匀本征应变边界积分方程计算模型的准确性和有效性,并进一步拓宽了计算模型的应用范围。5)高阶光滑裂纹单元的构建及其在三维裂纹问题中的应用。在光滑椭球单元的基础上构建了高阶光滑圆片和椭圆裂纹单元,实现了一个圆或椭圆形片状埋藏裂纹只需用节点数很少的单个高阶裂纹单元进行离散,极大地提高了数值方法处理三维裂纹问题时的计算效率。此外,针对高阶裂纹单元中的超奇异积分和近超奇异积分,提出了相应的处理方法,并给出了裂纹单元上计算断裂参数的方法。数值算例表明,在多种载荷模式下高阶光滑裂纹单元都能保证其计算精度以及计算效率,这为后期继续开展多裂纹问题的工作奠定了基础。
窦诗雯[2]（2021）在《PDMS薄膜基表面图案设计及形变研究》文中研究指明智能材料能够通过改变形状或内部性能来响应各种环境刺激,近年来引起了人们广泛的研究兴趣。未来智能材料将朝着更加高性能化、多功能化、复合化和智能化的方向发展。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种典型的聚合物软材料,金属材料则具有优异的导电性和导热性,两者的组合为实现材料的多功能化带来了更多可能,可拓展其应用,如驱动器、传感器等。本论文通过磁控溅射和表面改性法制备了多种双层膜结构,利用膜材料之间的差异设计了表面形貌和整体变形,从实验、理论和有限元分析,研究了膜的表面形貌、形成机制、整体变形和应用等,以获得多尺度可变形三维结构,并得到广阔的工程应用前景结论。主要内容如下:（1）利用磁控溅射技术在PDMS弹性基底上沉积金属铝薄膜,形成Al/PDMS双层膜结构。PDMS与Al间存在较大的热膨胀系数差异,沉积过程中压缩热应力导致铝膜表面出现褶皱图案。通过改变铝薄膜厚度,可控制褶皱的尺寸与图案。且膜表面疏水性随铝薄膜厚度的增大而有较好的提高。去除底部约束后,双层结构会自发卷曲,演化为具有表面图案的三维多稳态结构。随着宽度逐渐减小,双层结构呈现从无刚度的中性多稳态到单稳态的变化。利用有限元模型准确地再现了实验中的变形构型。同时,对双层膜的PDMS基底进行紫外诱导（UVO）处理,设计了溶剂响应型可双向弯曲的Al/PDMS/SiOx三层膜结构。（2）在PDMS基底上沉积铝膜和钛膜,在沉积过程中,Al膜表面受杂质影响,呈现出多种褶皱类型图案,分析膜杂质附近的褶皱形貌和应力分布。Ti膜表面自发出现裂纹,改变局部褶皱形貌。对PDMS表面进行UVO处理,因双层膜应力的不匹配,在乙醇溶液作用下氧化膜表面出现迷宫状褶皱。在此基础上,利用掩膜板设计氧化膜的形状,精准控制了直条纹、人字形、迷宫褶皱多种褶皱图案的形成。（3）在PDMS中加入多壁碳纳米管（CNT）,制备CNT/PDMS复合基底,并在其表面沉积Al膜,形成Al-CNT/PDMS双层膜结构。与Al/PDMS双层膜结构产生相似的实验现象,Al-CNT/PDMS双层膜表面也具有褶皱图案,并呈现出多稳态构型。得益于碳纳米管的优点,在光热驱动下弯曲的双层膜展现从卷曲到展平的可逆行为,在近红外光下5 s内弯曲角度可达70°。此外,利用该光热驱动器的特性,设计了一系列智能器件,如智能机器人输送机、多稳态构型智能窗帘,并用有限元软件模拟了自弯曲和光热驱动变形。
梁兴波[3]（2020）在《含裂纹三环传动动态性能及疲劳寿命研究》文中进行了进一步梳理因为三环传动自身具有承载能力强、传动比大、效率高、结构紧凑、载荷分布均匀、适用性范围广等优点,所以三环传动一直以来在很多领域广泛使用。对于三环传动,裂纹是影响齿轮传动系统的主要因素。在极端的工况下,齿轮容易出现疲劳微裂纹,进而造成裂纹扩展直至断裂,引起人员伤亡和经济损失。因此,从仿真角度研究齿轮裂纹,对于齿轮系统的齿轮故障监测、识别和诊断具有重要意义和潜在实用价值。本文运用机械疲劳理论和断裂力学理论结合,对含裂纹三环传动动态性能及疲劳寿命进行研究,主要研究内容如下:三环传动的啮合刚度分析。基于有限元法理论,对三环传动的啮合刚度进行分析。考虑各种裂纹因素,计算出转角变形量,再根据转角变形量计算法,求解出啮合刚度。结果表明在单裂纹中,裂纹深度对啮合刚度影响起决定性作用。三环传动的动态特性分析。利用虚拟样机技术,分析出支撑轴的转速和接触啮合力,并对三环传动相关动态性能进行分析,再根据雨流计数法对啮合力进行数据处理分析,确立啮合力的大小。结果表明,波动中心啮合力为551.54N,最大啮合力为572N。三环传动的疲劳寿命分析。主要运用联合软件分析的方法,在有限元分析的基础上运用子模型技术并添加初始裂纹,利用联合分析求解出应力强度因子。根据应力强度因子开始裂纹扩展分析,最后求出裂纹扩展速率与疲劳寿命次数曲线。结果表明最大应力出现在齿根处,最大应力为1.6844×108pa,出现裂纹后寿命下降速度很大。应力强度因子影响因素及扩展规律分析。利用联合软件分析法进行分析,考虑啮合力、裂纹初始位置和裂纹大小等因素,求解出应力强度因子,并分析裂纹扩展规律。结果表明不同因素对应力强度因子有局部的影响,但尚未改变主要扩展模式。
黄延忠[4]（2020）在《涡轮泵转子热固耦合疲劳特性研究》文中认为涡轮泵转子作为液体火箭发动机的核心构件,工作环境恶劣,对可靠性要求极高,启动过程是故障多发阶段,主要受到离心载荷与热载荷的共同作用,极容易出现低周疲劳问题,产生裂纹进而扩展直至结构失效。因此有必要对其启动过程的疲劳问题进行研究。本文基于有限元法,仿真探究了温度对转子固有频率和模态的影响,对转子进行热固耦合仿真计算,研究对比了机械载荷单独作用、热载荷单独作用、热载荷与机械载荷共同作用时转子应力位移、温度变化,热载荷单独作用时对比分析了环境温度恒定与变化的计算结果,同时探究了完全热固耦合与顺序热固耦合的计算结果差异,明确了转子启动过程中的载荷,为后续预估低周疲劳寿命与裂纹扩展寿命奠定基础。阐述了常用的低周疲劳寿命预估方法,并且利用最常用的寿命预估模型（Manson-Coffin公式）进行了典型算例计算,对比了采用不同修正方法的计算结果;同时针对热载荷与机械载荷作用的涡轮泵转子,考虑转子启动过程未发生屈服,基于非对称循环计数法,考虑材料的缺口效应、高温持久强度,计算得到启动过程的等效应变幅,结合材料的应变寿命曲线,对不同启动时间下的转子进行了低周疲劳寿命预估。结合顺序热固耦合有限元计算结果得到转子危险部位,在危险部位预制一定尺寸裂纹,利用FRANC3D仿真计算了裂纹扩展过程的应力强度因子,研究了不同启动时间、不同预制裂纹深度下的裂纹扩展速率,并且基于Paris裂纹扩展寿命预估模型,得到了启动时间以及预制裂纹深度对转子裂纹扩展寿命的影响。
杨健锋[5]（2019）在《煤体黏聚裂纹本构方程研究及其在压裂工程中的应用》文中提出煤层气作为一种重要的清洁能源,近年来得到了广泛的关注,水力压裂是提高煤层气采收率的主要技术手段,煤层中水力压裂裂纹扩展行为将直接影响到煤层气的开采效果,因而需要对煤的断裂行为进行深入研究。线弹性断裂力学作为一种十分成功的断裂理论框架,已被广泛地应用于表征固体材料中的裂纹扩展行为。对于线弹性岩石断裂力学来说,岩石一般被简化为线弹性脆性材料,相对于固体材料试件尺寸,其裂纹尖端前断裂过程区范围很小,可以被忽略。但另一方面,煤的破坏形式通常表现为准脆性破坏,即其应力峰值后存在明显的应变软化区。对于这种准脆性材料,其断裂过程区尺寸范围相对较大,且会对材料的断裂行为产生很大的影响。因此,线弹性断裂理论已不再适用于对煤体中裂纹扩展行为的研究。而黏聚力模型被证明是一种有效的理论工具,能够描述准脆性材料断裂过程区中的非线性断裂行为。在该理论模型中,固体材料裂纹尖端前断裂过程区被简化为一条闭合的裂纹或闭合的裂纹面（分别对应二维及三维情况）,其中断裂过程区内的非线性断裂行为通过黏聚力与上下裂纹面相对位移之间的本构关系进行表征。在本研究中,通过物理实验建立了不同煤阶煤的I型及I/II混合型黏聚裂纹本构方程。同时,将所建立的黏聚裂纹本构方程引入到煤体压裂裂纹扩展数值计算模型中,对煤体压裂裂纹扩展进行数值模拟。此外,对不同煤阶煤体进行了物理压裂实验,并将压裂实验结果与基于黏聚力模型的压裂数值模拟结果进行了对比。主要研究内容及结论如下:（1）通过对煤体圆盘形试件紧凑拉伸DC（T）实验确立了不同煤阶煤的I型黏聚裂纹本构方程。对于煤的I型黏聚裂纹紧凑拉伸DC（T）实验,随着煤试件煤阶的升高,其初始刚度及峰值载荷逐渐升高,最大张开位移逐渐减小,实验峰后软化阶段载荷与裂纹尖端张开位移曲线趋于线性变化,且破坏形式逐渐趋于脆性破坏;同时,随着煤化程度的提高,煤DC（T）试件的平均I型断裂能逐渐降低,断裂能实验结果变异系数值不断增加。对于较低阶煤试件来说,煤试件中I型裂纹扩展路径更加曲折,且断裂面粗糙度系数数值相对较大。更为重要的是,由黏聚裂纹应力场及位移场关系推导得到的I型黏聚裂纹本构关系的一般形式Karihaloo多项式本构方程,对于五种不同煤阶煤软化曲线的拟合度最高,且能够对其进行统一表征,因而被确定为不同煤体的I型黏聚裂纹本构方程。此外,通过对不同煤阶煤进行的I型单边缺口梁三点弯曲实验及与之相对应的数值模拟,验证了通过上述实验所建立的Karihaloo多项式黏聚裂纹本构方程对描述煤体中I型裂纹扩展行为的适用性。（2）通过对煤DC（T）试件的紧凑拉伸实验与煤PTS试件剪切贯穿实验建立了不同煤阶煤基于PPR势能函数的I/II混合型黏聚裂纹本构方程。对于煤II型黏聚裂纹的PTS试件剪切贯穿实验,随着煤试件煤阶的升高,其初始刚度及峰值载荷逐渐升高,且最大裂纹切向位移逐渐减小,同时II型黏聚裂纹断裂能逐渐降低。此外,对不同煤阶煤进行了I/II混合型单边切口梁三点弯曲实验及与之对应的引入上述I/II混合型黏聚裂纹本构方程的数值模拟,验证了通过上述实验所建立的基于PPR势能函数的I/II混合型黏聚裂纹本构方程对表征煤体中I/II混合型裂纹扩展行为的适用性。（3）对不同煤阶煤,其中包括弱粘煤、肥煤及无烟煤,进行了水力压裂物理实验。同时,对不同煤阶煤进行了液态CO2及超临界态CO2无水压裂实验。实验结果表明:煤试件煤阶越高,其水力压裂实验中临界起裂压力值越大;同时,起裂时间逐渐缩短。与水力压裂相比,煤体无水压裂的起裂压力值有明显降低;其中超临界态CO2压裂的起裂压力最低,相较于水力压裂的起裂压力值,肥煤、无烟煤及泥岩的超临界态CO2压裂的起裂压力分别降低了30.42%、33.95%及35.68%。经过无水压裂的煤岩试件,其裂纹数量明显增多,对于超临界态CO2压裂后的煤岩试件,其中形成了相互交错的裂隙网络。（4）基于黏聚力模型对不同煤阶煤进行了水力压裂数值模拟,其中黏聚力模型中的黏聚裂纹本构关系采用本研究中通过实验所建立的煤体黏聚裂纹本构方程,模拟结果表明,采用黏聚力模型建立的数值模拟结果与水力压裂实验结果相符合,而基于线弹性断裂理论进行的煤体水力压裂数值模拟结果与水力压裂实验结果存在较大偏差。这说明黏聚力模型相比传统线弹性断裂理论更适合于研究煤体水力压裂裂纹扩展。此外,通过零厚度黏聚型单元方法实现了不同流体压裂煤层的多裂纹扩展数值模拟。
路明建[6]（2019）在《2A12铝合金波纹夹芯板抗弹体冲击特性研究》文中指出波纹夹芯结构在航空领域有着广泛应用,对该结构抗外来物冲击性能进行研究,对于飞机结构设计及维护具有现实意义,但是目前国内外相关研究相对较少,更鲜有综合而系统分析不同因素对其防护性能影响机理及转变机制的。本文以2A12铝合金波纹夹芯板为研究对象,采用实验和数值模拟相结合的方法研究靶板在高强度金属弹正撞击下的抗冲击特性,分析弹体头部形状、弹靶冲击位置、弹体冲击速度、靶板几何尺寸等因素对靶板抗冲击性能与吸能特性的影响规律及机理。首先,利用一级轻气炮系统开展三种弹体冲击圆波纹夹芯板和平头弹冲击单层板的实验研究。结果表明,圆波纹夹芯板对于不同弹体冲击表现出不同的抗冲击性能,其抗卵形头弹冲击的性能最佳,半球形头弹次之,抗平头弹冲击的性能最差。单层板抗平头弹冲击的性能优于实验设置的圆波纹夹芯板。针对以上规律,从弹靶冲击过程、靶板失效模式与靶板耗能角度进行机理分析。其次,借助有限元软件ABAQUS针对实验工况建立相应的弹靶冲击模型,通过对比实验与仿真结果发现,数值预测的弹道极限速度与实验较为接近、弹靶冲击过程较为一致,靶板失效模式也吻合较好,验证了本文仿真模型及其参数的有效性。最后,分别对弹靶冲击位置、靶板几何尺寸等因素对波纹夹芯板抗冲击性能的影响进行仿真研究。结果表明,靶板的抗冲击性能受弹靶冲击位置影响,靶板节点位置受冲击时弹道极限速度最高、中间位置次之、基座位置最低。靶板几何尺寸会对其抗冲击性能产生显着影响,随着靶板芯体高度增加,弹道极限速度呈现出先快速降低后略有升高趋势,增加芯体厚度或背面板厚度均能显着提高靶板的抗冲击性能。针对以上规律,从靶板失效模式和耗能等角度进行了影响机理及转变机制的分析。综上,本论文对铝合金波纹夹芯板在不同影响因素下的抗冲击性能、失效模式、耗能等方面进行了系统性的研究,其结果可为波纹夹芯结构尺寸优化提供参考和依据,这对于提高该结构的弹道防护性能具有实际工程意义。
严大鹏[7]（2019）在《埋地含缺陷PE燃气管道可靠性与寿命评估方法研究》文中提出聚乙烯（Polyethylene,PE）燃气管道因其质量轻、耐腐蚀等众多优点已经被广泛应用于城镇燃气管网。与钢制管道相比,PE燃气管道在运输、安装等过程中更容易造成划痕、凹坑等缺陷,导致缺陷处出现应力集中、过大变形乃至破裂泄漏,甚至引发爆炸,造成严重的事故后果。深入研究埋地含缺陷PE燃气管道可靠性和寿命评估方法,有助于预防和降低含缺陷PE燃气管道在服役期间发生事故的风险。本文对埋地含缺陷PE燃气管道开展可靠性分析;对埋地含缺陷PE燃气管道韧性失效阶段承受综合地面载荷进行数值分析;建立埋地含缺陷PE燃气管道寿命评估方法。主要内容包括:（1）埋地含缺陷PE燃气管道可靠性分析。构建土压力及交通载荷两种工况下埋地含缺陷PE燃气管道承载极限状态方程,建立埋地含缺陷PE燃气管道可靠性分析模型,分析压力、缺陷深度、埋深等主要影响参数对土压力及交通载荷两种工况下含缺陷PE燃气管道可靠性影响以及其敏感性。（2）埋地含缺陷PE燃气管道韧性失效有限元分析。构建地面不均匀沉降和侧向滑移综合作用下埋地PE燃气管道有限元数值分析模型,分析PE管应力以及失效位置转移规律。在此基础上进一步探究埋地含缺陷PE燃气管道缺陷尺寸、管道内压、地面载荷等不同因素对埋地含缺陷PE燃气管道的影响。（3）埋地含缺陷PE燃气管寿命评估方法研究。建立埋地含缺陷PE燃气管寿命评估方法,明确求解埋地状态含缺陷PE燃气管道的应力强度因子的方法。构建土压力及交通载荷两种工况下埋地含缺陷PE燃气管道有限元数值分析模型,建立土压力及交通载荷两种工况下含缺陷PE燃气管道应力强度因子修正式,为评估埋地含缺陷PE燃气管道寿命方法奠定基础。（4）埋地含缺陷PE燃气管道寿命评估方法应用。结合案例,对土压力及交通载荷两种工况下含缺陷PE燃气管道进行寿命评估,建立含缺陷PE燃气管道环向应力与寿命的关系,分析管土相互作用对埋地含缺陷PE燃气管道寿命方法的影响。
刘曰武,高大鹏,李奇,万义钊,段文杰,曾霞光,李明耀,苏业旺,范永波,李世海,鲁晓兵,周东,陈伟民,傅一钦,姜春晖,侯绍继,潘利生,魏小林,胡志明,端祥刚,高树生,沈瑞,常进,李晓雁,柳占立,魏宇杰,郑哲敏[8]（2019）在《页岩气开采中的若干力学前沿问题》文中研究说明页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000 m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践,深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础,同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.
王炳军,肖洪天,党彦,岑达[9]（2018）在《自由面压力作用下横观各向同性地基多裂纹分析》文中提出针对自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹问题,发展了基于横观各向同性双材料基本解的一种数值方法,该方法不需要离散自由面边界。采用基于横观各向同性双材料基本解的弹性场数值方法获得表面外部圆形荷载作用下地基内的附加应力场,应用断裂力学应力场叠加原理,得到裂纹面上的面力,进而采用横观各向同性双材料对偶边界元方法得到相应的裂纹面间断位移和裂尖应力强度因子。计算结果表明:自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹为Ⅱ型和Ⅲ型的混合裂纹。对于处在不同大小附加应力场位置的两条水平矩形裂纹,其裂纹间的相互作用除与两裂纹间距离有关外,还与裂纹位置处附加应力场大小有关,其相互作用对处在附加应力较大位置裂纹的裂尖应力强度因子的影响更大。
李成彬[10]（2016）在《抽油杆表面裂纹仿真分析及剩余寿命预测》文中研究指明抽油杆是抽油机井中重要的设备,它是抽油机和抽油泵间承受载荷传递运动的重要部件,抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。随着石油的不断开采,目前我国的大部分大型油田都进入中、高含水阶段,而且很多油井现在采用机械采油方式采油。全国各油田的生产油井中约有80%是使用有杆抽油技术,75%的产油量是用抽油杆采出的,而每年新增加的抽油杆上千万米,可见抽油杆在全国石油开采中占有相当重要的地位。另外,根据理论计算及实验结果,目前采油工作者设计的抽油杆正常使用寿命为107次,换算成时间是接近40个月。油井泵每次检修都会有很多抽油杆到达服役期限而报废或回收。但很多没有明显损伤的抽油杆经过处理还是能够再使用的。由于总量很大,抽油杆的回收利用能显着降低采油成本。因此研究抽油杆的断裂失效具有重要的工程意义。根据油田现场统计的数据来看,疲劳断裂是引起抽油杆失效的主要原因。因此,本文以直径为25mm的20CrMo钢制D级抽油杆的工程应用为背景,基于有限元软件ansys workbench对其表面裂纹做了模拟分析,研究了抽油杆杆体的椭圆形表面裂纹。参考有关文献,计算了有限边界影响系数法和疲劳裂纹扩展速率法提出的两种最大、最小应力强度因子计算方法的结果,发现前者比后者计算结果大,在多组计算比较后该结论仍然成立。提出在工程计算时,参考有限边界影响系数法安全系数更高。利用软件对抽油杆杆体加载裂纹,进行了有限元分析。研究了有裂纹对杆体造成应力集中的影响,得出应力集中系数为7.5左右；在使用有限边界影响系数法计算裂纹最深处的应力强度因子时,该模拟得出的最深处K1值与对应的计算值偏差基本保持在10%以内,验证了仿真分析的结果可以采用。提出在做工程分析时,可以将此模拟计算结果作为估算裂纹最深处应力强度因子值的依据。而裂纹表面点的K1值与模拟值偏差相对较大,但是偏差率比较稳定,可根据工程实际情况决定是否参考该值；得出其裂纹前沿的K1值的分布及最大最小值,与理论计算值相比较偏差较小,可以作为理论计算参考的结论,并计算多组数据进行了验证其正确性。在得出模拟仿真结果的可参考性后,对杆体表面椭圆形裂纹进行了仿真分析。对同一深度下的不同裂纹尺寸进行了仿真分析计算,得出了裂纹形状比与裂纹尺寸之间的关系,并指出裂纹尖端应力因子的最大值是与a/c趋于0时取得的,此即最危险的截面形状,并据此简化了在静载下裂纹最深处的KI计算公式：对于工程实际而言,在获取裂纹深度后可以采用偏于安全的计算公式。公式简化后,自变量只有裂纹深度a,计算时更为方便。在Newmen-Raju、Fleck-Smith和Jolles等人通过实验和分析得出的Paris式中函数关系基础上,提出了新的抽油杆表面裂纹的剩余寿命计算模型：本文参考相关文献,引用了实验数据对该模型进行了验证。最终得到：当初始裂纹较深时,实验结果与新模型计算结果相差6%左右,得出模型是可信的。可适用于含裂纹的在役构件的剩余寿命预测,对合理安排抽油杆作业、预防杆柱在井下发生断裂失效具有十分重要的经济和社会意义。
二、非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题（论文提纲范文）
（1）广义多相固体的本征应变边界积分方程数值算法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.3.1 夹杂问题研究概况 |
| 1.3.2 多孔含液固体问题研究概况 |
| 1.3.3 非均匀本征应变及非椭圆/椭球夹杂问题研究概况 |
| 1.3.4 裂纹问题研究概况 |
| 1.3.5 边界元法研究概况 |
| 1.3.6 高阶边界单元研究概况 |
| 1.4 论文的主要研究内容及创新点 |
| 第二章 本征应变边界积分方程及其数值算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 线弹性静力学边界积分方程的理论 |
| 2.2.1 边界积分方程的推导 |
| 2.2.2 边界积分方程的离散 |
| 2.2.3 奇异性和近奇异性 |
| 2.3 本征应变边界积分方程 |
| 2.4 近场群和远场群的定义与合理划分 |
| 2.5 等效替换与局部Eshelby矩阵的构建 |
| 2.5.1 等效替换 |
| 2.5.2 局部Eshelby矩阵的构建 |
| 2.6 迭代计算流程 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 本征应变边界积分方程数值算法在三维多孔含液固体问题中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多孔含液固体的等效替换 |
| 3.3 算法验证 |
| 3.3.1 全空间中含单个球形流体夹杂 |
| 3.3.2 流体夹杂附近基体处的应力 |
| 3.4 多孔含液固体材料的整体弹性性能 |
| 3.4.1 代表性体积元(RVE)含单个流体夹杂的情况 |
| 3.4.2 代表性体积元(RVE)含大量流体夹杂的情况 |
| 3.5 流体夹杂随机分布对整体弹性性能的影响 |
| 3.6 计算效率的对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 高阶光滑椭球单元的构建及其在本征应变算法中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高阶光滑椭球单元的构建 |
| 4.2.1 形函数系数的形成 |
| 4.2.2 高阶光滑椭球单元 |
| 4.3 高阶椭球单元上奇异和近奇异积分的处理 |
| 4.3.1 强奇异积分 |
| 4.3.2 近强奇异积分 |
| 4.3.3 超强奇异积分 |
| 4.3.4 近超强奇异积分 |
| 4.3.5 I_(HFP)~H和I_(nHFP)~H)积分的特殊处理方法 |
| 4.4 高阶光滑椭球单元的数值验证 |
| 4.4.1 几何参数 |
| 4.4.2 场变量 |
| 4.5 高阶光滑椭球单元在本征应变算法中的应用 |
| 4.5.1 固体夹杂的等效替换与Eshelby张量的验证 |
| 4.5.2 弹性体中含固体夹杂/孔洞问题的求解 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 非均匀本征应变边界积分方程及其在长方形夹杂中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非均匀本征应变及其边界积分方程 |
| 5.2.1 非均匀本征应变 |
| 5.2.2 非均匀本征应变边界积分方程 |
| 5.3 非均匀本征应变的求解 |
| 5.3.1 求解域的分解 |
| 5.3.2 等效夹杂替换 |
| 5.4 长方形夹杂的分组与算法迭代过程 |
| 5.4.1 长方形夹杂的分组以及局部Eshelby矩阵的定义 |
| 5.4.2 迭代计算过程 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.5.1 全空间中含少量夹杂时局部应力分布 |
| 5.5.2 双周期分布的方形夹杂的整体弹性性能 |
| 5.5.3 代表性体积元(RVE)的整体弹性性能 |
| 5.6 算法的收敛性和计算效率 |
| 5.6.1 算法的收敛性 |
| 5.6.2 计算效率 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 高阶光滑裂纹单元的构建及其在三维裂纹问题中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高阶光滑裂纹单元的构建 |
| 6.2.1 圆片裂纹的离散 |
| 6.2.2 椭圆裂纹的离散 |
| 6.2.3 裂纹单元的形函数 |
| 6.3 裂纹分析的基本方程 |
| 6.3.1 裂纹问题的边界积分方程 |
| 6.3.2 断裂参数的计算 |
| 6.4 高阶光滑裂纹单元上奇异和近奇异积分的处理 |
| 6.4.1 强奇异积分 |
| 6.4.2 超奇异积分 |
| 6.4.3 近超奇异积分 |
| 6.5 圆片裂纹数值验证 |
| 6.5.1 裂纹张开位移(COD) |
| 6.5.2 裂纹尖端附近的应力 |
| 6.5.3 应力强度因子(SIF) |
| 6.5.4 T应力 |
| 6.6 椭圆裂纹数值验证 |
| 6.6.1 裂纹张开位移(COD) |
| 6.6.2 应力强度因子(SIF) |
| 6.6.3 T应力 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 基本解(核函数)的表达式 |
| A.1 弹性静力学平面问题的基本解 |
| A.2 弹性静力学空间问题的基本解 |
| 附录 B Eshelby张量的表达式 |
| B.1 Eshelby张量解析表达式 |
| B.2 Eshelby张量数值表达式 |
| 附录 C 厚壁球壳含可压缩流体解析解推导过程 |
| 附录 D 不同节点总数的高阶光滑裂纹单元示意图 |
| 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
| 致谢 |
（2）PDMS薄膜基表面图案设计及形变研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 表面褶皱图案 |
| 1.2.1 褶皱的理论基础 |
| 1.2.2 诱导褶皱产生的方式 |
| 1.2.3 褶皱的多样化设计 |
| 1.3 三维薄板形变 |
| 1.3.1 弯曲结构 |
| 1.3.2 多稳态结构 |
| 1.4 驱动变形 |
| 1.5 本课题研究目的及主要研究内容 |
| 第二章 具有表面褶皱的Al/PDMS多稳态结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验设备及仪器 |
| 2.2.3 Al/PDMS二维平面薄膜的制备 |
| 2.3 Al/PDMS结构的表面褶皱图案 |
| 2.3.1 表面褶皱形貌的分析 |
| 2.3.2 润湿行为 |
| 2.4 三维多稳态Al/PDMS结构变形 |
| 2.4.1 实验结果 |
| 2.4.2 理论分析 |
| 2.5 有限元模拟 |
| 2.6 具有表面褶皱的多稳态Al/PDMS结构 |
| 2.7 Al/PDMS/SiO_x膜的驱动变形 |
| 2.7.1 Al/PDMS/SiO_x膜结构的制备 |
| 2.7.2 Al/PDMS/SiO_x膜的驱动变形 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 表面缺陷形貌和图案设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 制备过程 |
| 3.2.1 Ti/PDMS的制备 |
| 3.2.2 SiO_x/PDMS膜的制备 |
| 3.3 Al/PDMS结构的表面缺陷形貌 |
| 3.4 Ti/PDMS膜表面裂纹控制褶皱形貌 |
| 3.4.1 裂纹和褶皱的形貌 |
| 3.4.2 裂纹和褶皱的形成机理 |
| 3.5 SiO_x/PDMS膜表面形貌的设计 |
| 3.5.1 SiO_x/PDMS膜在乙醇溶胀中的表面形貌 |
| 3.5.2 SiO_x/PDMS形貌图案的设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 具有表面图案的多稳态 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.2.3 制备过程 |
| 4.3 弯曲的Al-CNT/PDMS双层膜的表面褶皱图案 |
| 4.4 Al-CNT/PDMS双层膜的多稳态构型 |
| 4.5 Al-CNT/PDMS双层膜的光热驱动 |
| 4.6 Al-CNT/PDMS光热驱动器的应用 |
| 4.7 有限元模拟 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
（3）含裂纹三环传动动态性能及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 三环传动相关研究现状 |
| 1.3 国内外对裂纹的研究 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 三环传动的啮合刚度分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 啮合刚度计算方法 |
| 2.2.1 沿法向载荷方向的位移量计算法 |
| 2.2.2 转角变形量计算法 |
| 2.3 三环传动虚拟机样机的建立 |
| 2.3.1 变位齿轮的构建方法 |
| 2.3.2 三环传动齿轮零部件的建立 |
| 2.3.3 三环传动虚拟样机装配体的建立 |
| 2.4 健康三环传动齿轮副啮合刚度分析 |
| 2.4.1 健康三环传动齿轮副啮合刚度计算 |
| 2.4.2 健康三环传动齿轮副啮合刚度验算 |
| 2.5 内齿板根部位置裂纹对啮合刚度的分析 |
| 2.5.1 不同裂纹长度对啮合刚度的分析 |
| 2.5.2 不同裂纹深度对啮合刚度的分析 |
| 2.5.3 多条齿根裂纹对啮合刚度的分析 |
| 2.6 分度圆位置裂纹对啮合刚度的分析 |
| 2.6.1 不同裂纹长度对分度圆啮合刚度的分析 |
| 2.6.2 不同裂纹深度对分度圆啮合刚度的分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 三环传动的动态特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Adams软件的特点: |
| 3.3 三环传动的动态特性分析 |
| 3.3.1 数据处理 |
| 3.3.2 运动学分析 |
| 3.3.3 三环传动加速度特征分析 |
| 3.3.4 三环传动位移特征分析 |
| 3.3.5 三环传动速度特征分析 |
| 3.3.6 啮合力幅值分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三环传动的疲劳寿命分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂纹的分类 |
| 4.3 裂纹尖端的应力强度因子 |
| 4.3.1 应力强度因子概述 |
| 4.3.2 裂纹尖端的应力-位移场 |
| 4.3.3 应力强度因子分析 |
| 4.4 裂纹疲劳寿命分析原理 |
| 4.5 三环传动齿轮有限元分析 |
| 4.6 含裂纹三环传动疲劳裂纹寿命分析 |
| 4.6.1 对内齿板定义子模型 |
| 4.6.2 在子模型中添加初始裂纹 |
| 4.6.3 求解应力强度因子 |
| 4.6.4 裂纹扩展分析 |
| 4.6.5 疲劳裂纹寿命分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 应力强度因子影响因素及扩展规律分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应力强度因子影响因素分析 |
| 5.2.1 不同载荷对应力强度因子的分析 |
| 5.2.2 初始位置对裂纹尖端应力强度因子的分析 |
| 5.2.3 裂纹大小对裂纹尖端应力强度因子的分析 |
| 5.3 裂纹扩展规律分析 |
| 5.3.1 裂纹扩展理论介绍 |
| 5.3.2 裂纹扩展准则 |
| 5.3.3 载荷对裂纹扩展规律分析 |
| 5.3.4 位置角对裂纹扩展规律分析 |
| 5.3.5 变位系数对裂纹扩展规律分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要工作和结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）涡轮泵转子热固耦合疲劳特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和目的 |
| 1.2 涡轮泵工作原理及结构疲劳相关理论 |
| 1.2.1 涡轮泵工作原理 |
| 1.2.2 机械结构疲劳分类及结构寿命 |
| 1.2.3 涡轮泵转子的主要疲劳形式 |
| 1.3 相关问题的国内外研究现状 |
| 1.3.1 热变形问题的研究现状 |
| 1.3.2 疲劳特性问题的研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 涡轮泵转子热固耦合有限元仿真建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 有限元方法概述 |
| 2.1.2 转子热固耦合问题概述 |
| 2.1.3 转子工作过程中载荷温度变化 |
| 2.2 涡轮泵转子有限元数学模型建立 |
| 2.2.1 涡轮泵转子温度场有限元方程建立 |
| 2.2.2 热固耦合基本方程 |
| 2.2.3 热应力问题的有限元方程 |
| 2.3 有限元分析的Mises应力 |
| 2.4 涡轮泵转子有限元物理模型建立 |
| 2.4.1 涡轮泵转子三维模型 |
| 2.4.2 转子模型网格划分及边界条件确定 |
| 2.5 转子模型网格无关性验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 涡轮泵转子热固耦合仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料参数 |
| 3.3 不同温度下转子固有频率和模态分析 |
| 3.4 机械载荷单独作用下的转子应力位移分析 |
| 3.4.1 不同启动时间下涡轮端监测点计算结果 |
| 3.4.2 不同启动时间下机械载荷危险部位计算结果 |
| 3.5 热载荷单独作用下的转子应力位移和温度场分析 |
| 3.5.1 环境温度恒定计算结果 |
| 3.5.2 环境温度恒定与环境温度变化计算结果对比 |
| 3.6 热载荷与机械载荷共同作用下转子应力位移和温度场分析 |
| 3.6.1 完全热固耦合计算结果 |
| 3.6.2 顺序热固耦合与完全热固耦合计算结果对比 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 涡轮泵转子启动过程低周疲劳寿命预估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低周疲劳裂纹萌生寿命预估典型算例 |
| 4.2.1 低周疲劳裂纹萌生寿命预估方法 |
| 4.2.2 低周疲劳裂纹萌生寿命典型算例 |
| 4.3 非对称循环计数法预估涡轮泵转子低周疲劳裂纹萌生寿命 |
| 4.3.1 转子低周疲劳寿命预估应力应变数据 |
| 4.3.2 力学性能参数的拟合 |
| 4.3.3 材料S-N曲线 |
| 4.3.4 不同启动时间下转子低周疲劳寿命预估 |
| 4.4 转子启动过程的低周疲劳损伤计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 涡轮泵转子启动过程裂纹扩展寿命仿真预估 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 转子危险部位模型处理 |
| 5.2.1 转子危险部位的确定 |
| 5.2.2 子模型的形成 |
| 5.2.3 插入预制裂纹 |
| 5.3 不同启动时间的裂纹扩展寿命预估 |
| 5.3.1 基于Paris公式的转子裂纹扩展寿命预估模型 |
| 5.3.2 应力强度因子求解 |
| 5.3.3 0.5 s启动时的裂纹扩展寿命 |
| 5.3.4 1.0 s启动时的裂纹扩展寿命 |
| 5.3.5 1.5 s启动时的裂纹扩展寿命 |
| 5.3.6 2.0 s启动时的裂纹扩展寿命 |
| 5.3.7 不同启动时间的裂纹扩展寿命对比 |
| 5.4 不同预制裂纹深度的裂纹扩展寿命预估 |
| 5.4.1 不同预制裂纹深度的应力强度因子对比分析 |
| 5.4.2 不同预制裂纹深度的扩展速率及寿命对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（5）煤体黏聚裂纹本构方程研究及其在压裂工程中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 水压致裂裂纹扩展研究现状 |
| 1.1.1 水力压裂开采煤层气研究背景及意义 |
| 1.1.2 水压致裂裂纹扩展物理实验研究现状 |
| 1.1.3 水压致裂理论模型及数值模拟研究现状 |
| 1.1.4 无水压裂国内外研究现状 |
| 1.2 基于线弹性断裂理论岩石裂纹扩展研究现状 |
| 1.2.1 岩石断裂力学研究基础 |
| 1.2.2 岩石断裂韧度国内外研究现状 |
| 1.3 黏聚力模型研究现状 |
| 1.3.1 黏聚力模型(CZM)基本概念 |
| 1.3.2 Ⅰ型黏聚裂纹本构方程国内外研究现状 |
| 1.3.3 Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程国内外研究现状 |
| 1.3.4 基于黏聚力模型的水力压裂裂纹扩展数值模拟研究现状 |
| 1.4 本课题研究的目的及意义 |
| 1.5 本课题主要研究内容及方法 |
| 第二章 煤体圆盘形紧凑拉伸实验与Ⅰ型黏聚力模型的建立 |
| 2.1 不同煤阶煤圆盘形紧凑拉伸(DC(T))实验 |
| 2.1.1 圆盘形紧凑拉伸实验方法 |
| 2.1.2 实验试件及实验过程 |
| 2.1.3 实验结果及分析 |
| 2.2 煤体Ⅰ型黏聚裂纹本构方程 |
| 2.2.1 不同煤阶煤Ⅰ型裂纹软化曲线 |
| 2.2.2 不同煤阶煤Ⅰ型黏聚裂纹本构方程的建立 |
| 2.2.3 不同煤阶煤DC(T)试件中裂纹扩展特征 |
| 2.3 煤体Ⅰ型黏聚裂纹本构方程的适用性验证 |
| 2.3.1 不同煤阶煤Ⅰ型单边缺口梁三点弯曲实验 |
| 2.3.2 基于黏聚力模型的Ⅰ型单边缺口梁数值模拟 |
| 2.3.3 基于线弹性断裂理论的Ⅰ型单边缺口梁数值模拟 |
| 2.4 尺寸效应对煤体裂纹扩展的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 煤体剪切贯穿实验与Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚力模型的建立 |
| 3.1 基于PPR势能函数的Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚力模型 |
| 3.2 不同煤阶煤剪切贯穿(PTS)实验 |
| 3.2.1 剪切贯穿实验方法 |
| 3.2.2 实验试件及实验过程 |
| 3.2.3 实验结果及分析 |
| 3.3 煤体Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程 |
| 3.3.1 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹软化曲线 |
| 3.3.2 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程的确立 |
| 3.4 煤断裂韧度值测试 |
| 3.4.1 半圆盘三点弯曲(SCB)试件及试验方法 |
| 3.4.2 实验过程及实验结果 |
| 3.4.3 修正的最大切应力(MMTS)理论 |
| 3.5 煤体Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚裂纹本构方程的适用性验证 |
| 3.5.1 不同煤阶煤Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁三点弯曲实验 |
| 3.5.2 基于黏聚力模型的Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁数值模拟 |
| 3.5.3 基于线弹性断裂理论的Ⅰ/Ⅱ混合型单边缺口梁数值模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 煤体压裂裂纹扩展实验 |
| 4.1 实验方法及实验过程 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 煤岩压裂试件制备 |
| 4.2 不同煤阶煤水力压裂实验 |
| 4.2.1 水力压裂实验过程 |
| 4.2.2 水力压裂实验结果 |
| 4.3 不同煤阶煤无水压裂实验 |
| 4.3.1 无水压裂实验过程 |
| 4.3.2 无水压裂实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于黏聚力模型煤体压裂裂纹扩展数值模拟 |
| 5.1 基于黏聚力模型煤体水力压裂模型的建立 |
| 5.1.1 煤体多孔介质骨架变形方程 |
| 5.1.2 煤体多孔介质孔隙渗流及裂隙渗流方程 |
| 5.1.3 煤体黏聚裂纹本构方程 |
| 5.2 基于黏聚力模型不同阶煤体水力压裂数值模拟 |
| 5.2.1 不同阶煤体水力压裂数值模型 |
| 5.2.2 不同阶煤体水力压裂数值模拟结果 |
| 5.3 基于线弹性断裂理论煤体水力压裂数值模拟 |
| 5.3.1 基于线弹性断裂理论煤体水力压裂数值模型 |
| 5.3.2 水力压裂数值模拟结果 |
| 5.4 不同流体压裂煤层多裂纹扩展数值模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本论文主要完成的工作 |
| 6.2 主要研究结论 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目 |
| 博士学位论文独创性说明 |
（6）2A12铝合金波纹夹芯板抗弹体冲击特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 波纹夹芯结构冲击动力学问题的研究现状与分析 |
| 1.2.1 低速冲击下的动力学问题研究 |
| 1.2.2 爆炸动力学问题的研究 |
| 1.2.3 侵彻与穿甲动力学问题的研究 |
| 1.2.4 研究现状分析与总结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 波纹夹芯板抗冲击特性的实验研究 |
| 2.1 实验概况 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 靶板和弹体设置 |
| 2.2 单层板抗平头弹冲击特性研究 |
| 2.2.1 弹体弹道极限速度和靶板耗能分析 |
| 2.2.2 靶板失效模式分析 |
| 2.3 波纹夹芯板抗平头弹冲击特性研究 |
| 2.3.1 弹体弹道极限速度和靶板耗能分析 |
| 2.3.2 靶板失效模式分析 |
| 2.4 弹体头部形状对波纹夹芯板抗冲击特性的影响 |
| 2.4.1 弹体弹道极限速度和靶板耗能分析 |
| 2.4.2 靶板失效模式分析 |
| 2.4.3 靶板损伤特征尺寸分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 弹靶有限元模型及有效性验证 |
| 3.1 材料本构关系和失效模型 |
| 3.2 单层板弹靶模型的建立及有效性验证 |
| 3.2.1 单层板弹靶模型的建立 |
| 3.2.2 单层板弹靶模型的有效性验证 |
| 3.3 波纹夹芯板弹靶模型的建立及有效性验证 |
| 3.3.1 波纹夹芯板弹靶模型的建立 |
| 3.3.2 波纹夹芯板弹靶模型的有效性验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 波纹夹芯板抗弹体冲击特性的仿真研究 |
| 4.1 弹靶冲击位置对波纹夹芯板抗冲击特性的影响 |
| 4.1.1 弹体冲击速度分析 |
| 4.1.2 靶板失效模式分析 |
| 4.1.3 靶板耗能分析 |
| 4.2 靶板几何尺寸对波纹夹芯板抗冲击特性的影响 |
| 4.2.1 弹体冲击速度分析 |
| 4.2.2 靶板失效模式分析 |
| 4.2.3 靶板耗能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文主要完成的工作 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（7）埋地含缺陷PE燃气管道可靠性与寿命评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 含缺陷PE管失效分析研究现状 |
| 1.2.2 埋地PE管可靠性分析研究现状 |
| 1.2.3 埋地PE管管土相互作用分析研究现状 |
| 1.2.4 埋地PE管寿命评估研究现状 |
| 1.2.5 当前研究的不足 |
| 1.3 主要研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第二章 埋地含缺陷PE燃气管道可靠性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 埋地含缺陷PE燃气管道参数随机性 |
| 2.3 埋地含缺陷PE燃气管可靠性分析模型构建 |
| 2.3.1 土压力下埋地含缺陷PE燃气管可靠性分析 |
| 2.3.2 交通载荷下埋地含缺陷PE燃气管可靠性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 埋地含缺陷PE燃气管道韧性失效有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 沉降与滑移载荷施加方式及失效判据方程 |
| 3.2.1 非均匀沉降位移载荷方程 |
| 3.2.2 侧向滑移位移载荷方程 |
| 3.2.3 失效判据 |
| 3.3 有限元模型 |
| 3.3.1 材料参数 |
| 3.3.2 几何模型 |
| 3.3.3 载荷与边界条件 |
| 3.4 有限元结果分析 |
| 3.4.1 埋地无缺陷PE燃气管道失效分析 |
| 3.4.2 埋地含缺陷PE燃气管道失效分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 埋地含缺陷PE燃气管寿命评估方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 埋地含缺陷PE燃气管寿命评估方法 |
| 4.3 裂纹类型及应力强度因子计算方法 |
| 4.4 有限元计算应力强度因子方法验证 |
| 4.5 埋地含缺陷PE燃气管应力强度因子计算 |
| 4.5.1 土压力下埋地含缺陷PE燃气管应力强度因子计算 |
| 4.5.2 交通载荷下埋地含缺陷PE燃气管应力强度因子计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 埋地含缺陷PE燃气管道寿命评估方法应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料参数获取 |
| 5.2.1 试验试样与装置 |
| 5.2.2 试验结果 |
| 5.2.3 参数确定 |
| 5.3 埋地含缺陷PE燃气管道寿命评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附表 |
（8）页岩气开采中的若干力学前沿问题（论文提纲范文）
| 目录 |
| 1前言* |
| 2页岩气藏及其开采方式* |
| 2.1引言 |
| 2.2 页岩气藏的地质及开采特征 |
| 2.2.1 页岩气藏的地质特征 |
| 2.2.1. 1 构造地质背景 |
| 2.2.1. 2 沉积环境 |
| 2.2.1. 3 页岩类型 |
| 2.2.1. 4 总有机碳含量 |
| 2.2.1. 5 热成熟度 |
| 2.2.1. 6 有机质类型 |
| 2.2.2 页岩气藏的储层特征 |
| 2.2.2. 1 储层厚度 |
| 2.2.2. 2 储层物性 |
| 2.2.2. 3 页岩脆性 |
| 2.2.2. 4 裂缝系统 |
| 2.2.2. 5 含气量 |
| 2.2.3 页岩气藏的开采特征 |
| 2.2.3. 1 优惠政策的扶持 |
| 2.2.3. 2 体积压裂 |
| 2.2.3. 3 勘探开发关键技术不断发展进步 |
| 2.2.3. 4 产量递减率较高 |
| 2.2.3. 5 环保问题面临挑战 |
| 2.3 页岩气藏开采方式 |
| 2.3.1 直井及直井压裂开发方式 |
| 2.3.2 水平井及水平井压裂开发方式 |
| 2.3.2. 1 滑溜水压裂技术 |
| 2.3.2. 2 多级分段压裂技术 |
| 2.3.3 同步压裂开发方式 |
| 2.3.3. 1 同步压裂技术 |
| 2.3.3. 2 拉链式压裂技术 |
| 2.3.4 工厂化水平井压裂开发方式 |
| 2.4 本节小结 |
| 3页岩力学行为与基本表征方法* |
| 3.1 引言 |
| 3.2 页岩天然裂缝的分布 |
| 3.3 页岩的脆性 |
| 3.4 页岩的弹性 |
| 3.4.1 杨氏模量 |
| 3.4.2 泊松比 |
| 3.5 页岩的断裂强度 |
| 3.5.1 压缩断裂强度 |
| 3.5.2 拉伸断裂强度 |
| 3.6 页岩弹性性能的统计描述 |
| 3.7 页岩的I型断裂 |
| 3.8 页岩天然弱面对裂纹路径的影响 |
| 3.9 岩体材料的本构关系 |
| 3.9.1 脆性破坏理论 |
| 3.9.2 弹塑性理论 |
| 3.9.3 损伤力学理论 |
| 3.9.4 微平面模型本构理论 |
| 3.1 0 本节小结 |
| 4页岩气藏实验模拟技术* |
| 4.1 引言 |
| 4.2 页岩储层评价技术 |
| 4.2.1 微观结构测试技术 |
| 4.2.2 孔径分布测试技术 |
| 4.2.3 物性测试技术 |
| 4.2.4 吸附气测量技术 |
| 4.2.5 扩散能力测试技术 |
| 4.2.6 储层吸水特征测试技术 |
| 4.3 开发模拟实验技术 |
| 4.3.1 流态实验 |
| 4.3.2 多测压点耦合传质实验 |
| 4.3.3 全直径岩心地层模拟开发实验 |
| 4.4 含气量计算方法 |
| 4.4.1 等温吸附法 |
| 4.4.2 微观孔隙结构法 |
| 4.4.3 测井资料法 |
| 4.5 本节小结 |
| 5页岩气微观流动机制及流固耦合特征* |
| 5.1 引言 |
| 5.2 页岩气微观流动机制 |
| 5.2.1 微观尺度渗流机理研究 |
| 5.2.1. 1 流动的分区 |
| 5.2.1. 2 微观流动过程 |
| 5.2.1. 3 微纳尺度流动特点 |
| 5.2.2 微观流动的研究方法 |
| 5.2.2. 1 分子动力学方法 |
| 5.2.2. 2 直接蒙特卡洛模拟方法 |
| 5.2.2. 3 格子玻尔兹曼方法 |
| 5.2.2. 4 Burnett方程 |
| 5.2.2. 5 逾渗理论 |
| 5.2.2. 6 孔隙网络模型 |
| 5.2.3 微观尺度向宏观尺度过渡问题 |
| 5.3 解吸附条件下的渗流力学规律 |
| 5.3.1 吸附动力学问题 |
| 5.3.1. 1 页岩吸附特征的影响因素 |
| 5.3.1. 2 吸附理论及模型 |
| 5.3.2 解吸附与流动耦合问题 |
| 5.4 人工压裂过程裂缝起裂及流固耦合机理 |
| 5.4.1 页岩裂缝起裂及扩展机理 |
| 5.4.1. 1 页岩各向异性多孔本构 |
| 5.4.1. 2 页岩各向异性强度和断裂准则 |
| 5.4.1. 3 水压裂缝和天然裂缝相互作用规律 |
| 5.4.2 页岩裂缝扩展数值模拟方法 |
| 5.5 页岩复杂介质的非均质特征 |
| 5.5.1 横纵向各向异性 |
| 5.5.2 基质本身的非均质性 |
| 5.5.3 天然裂缝引发的非均质性 |
| 5.5.4 页岩储层的变形规律 |
| 5.6 本节小结 |
| 6页岩气水力压裂数值模拟方法* |
| 6.1 前言 |
| 6.2 理论计算模型 |
| 6.2.1 传统水力压裂模型 |
| 6.2.1. 1 PKN模型 |
| 6.2.1. 2 KGD模型 |
| 6.2.1. 3 P3D模型 |
| 6.2.2 非常规水力压裂模型 |
| 6.2.2. 1 线网模型 (wire-mesh model) |
| 6.2.2. 2 非常规裂缝模型 |
| 6.3 水力压裂数值计算 |
| 6.3.1 数值计算模型 |
| 6.3.1. 1 固体破裂计算模型 |
| 6.3.1. 2 渗流计算模型 |
| 6.3.2 数值计算方法 |
| 6.3.2. 1 有限单元法 |
| 6.3.2. 2 有限差分法 |
| 6.3.2. 3 边界单元法 |
| 6.3.2. 4 扩展有限元法 |
| 6.3.2. 5 离散单元法 |
| 6.3.2. 6 连续非连续单元法 |
| 6.4 页岩裂缝网扩展的数值模拟研究 |
| 6.4.1 页岩压裂数值模拟研究现状 |
| 6.4.2 基于XFEM的耦合变形–扩散–流动的水力压裂数值模拟研究 |
| 6.5 本节小结 |
| 7水力压裂过程微地震监测技术* |
| 7.1 引言 |
| 7.2 微地震监测技术的发展现状 |
| 7.2.1 微地震监测的国内外研究进展 |
| 7.2.1. 1 国外微地震监测技术的开发和应用 |
| 7.2.1. 2 国内微地震监测技术的发展现状 |
| 7.2.2 微地震监测在低渗透率气藏开发中的应用 |
| 7.3 微地震监测中的关键问题 |
| 7.3.1 事件有效识别 |
| 7.3.1. 1 初至时间拾取 |
| 7.3.1. 2 震源定位 |
| 7.3.2 水力压裂微地震发生及其信号特点 |
| 7.3.2. 1 水力压裂“慢”过程伴随岩石破裂声发射的“快”过程 |
| 7.3.2. 2 岩石破坏机理复杂, 微地震的波形多样 |
| 7.3.2. 3 水力压裂过程的信号干扰 |
| 7.3.3 水力压裂微地震信号的时域–频域二维全波形分析 |
| 7.3.4 微地震的数据解释 |
| 7.3.4. 1 能量的匹配 |
| 7.3.4. 2 致裂面积与产量之间的关系 |
| 7.3.4. 3 微地震事件的发生时间 |
| 7.3.4. 4 水力压裂的岩石破坏机理 |
| 7.4 本节小结 |
| 8无水压裂技术* |
| 8.1 前言 |
| 8.2 二氧化碳压裂技术 |
| 8.2.1 二氧化碳干法压裂 |
| 8.2.2 二氧化碳泡沫压裂技术 |
| 8.2.3 超临界二氧化碳压裂 |
| 8.2.3. 1 CO2物性 |
| 8.2.3. 2 超临界CO2在微细流道中的流动与换热 |
| 8.2.3. 3 CO2射流破岩研究 |
| 8.2.3. 4 CO2压裂后的地下封存 |
| 8.2.4 小结 |
| 8.3 氮气压裂技术 |
| 8.3.1 氮气干压裂技术 |
| 8.3.2 氮气泡沫压裂技术 |
| 8.3.3 小结 |
| 8.4 液化石油气 (LPG) 无水压裂技术 |
| 8.5 爆炸压裂技术 |
| 8.5.1 井内爆炸 |
| 8.5.2 核爆法 |
| 8.5.3 层内爆炸 |
| 8.5.3 小结 |
| 8.6 高能气体压裂 (HEGF) |
| 8.7 本节小结 |
| 9结束语* |
（9）自由面压力作用下横观各向同性地基多裂纹分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 横观各向同性地基裂纹问题分析方法 |
| 1.1 断裂力学应力场叠加原理 |
| 1.2 问题描述 |
| 1.3 基于应力场叠加原理的裂纹分析方法 |
| 2 数值结果分析 |
| 2.1 单条水平裂纹分析 |
| 2.2 两条水平裂纹间相互作用分析 |
| 2.2.1 非对称双裂纹间相互作用分析 |
| 2.2.2 对称双裂纹间相互作用分析 |
| 3 结论 |
（10）抽油杆表面裂纹仿真分析及剩余寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 疲劳裂纹国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 断裂力学基本理论及抽油杆失效研究 |
| 2.1 工程材料的断裂 |
| 2.2 断裂力学基础知识 |
| 2.3 疲劳裂纹扩展 |
| 2.4 圆柱体表面裂纹 |
| 2.5 抽油杆失效研究 |
| 第三章 抽油杆杆体表面裂纹仿真研究 |
| 3.1 抽油杆局部表面裂纹应力强度因子 |
| 3.2 抽油杆杆体表面横向裂纹有限元仿真 |
| 3.3 仿真分析结果及结论 |
| 第四章 抽油杆表面横向裂纹应力强度因子分布规律 |
| 4.1 抽油杆表面缺陷规格化 |
| 4.2 应力强度因子分布 |
| 4.3 裂纹尖端应力强度因子最大值的探究 |
| 第五章 抽油杆杆体表面横向裂纹的剩余寿命计算 |
| 5.1 抽油杆悬点载荷 |
| 5.2 抽油杆疲劳裂纹扩展规律 |
| 5.3 剩余寿命估算理论 |
| 5.4 改进的剩余寿命估算模型 |
| 5.5 寿命预测模型的验证 |
| 总结及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 附表 |
四、非对称载荷作用的外部圆形裂纹问题（论文参考文献）
- [1]广义多相固体的本征应变边界积分方程数值算法的研究[D]. 和东宏. 上海大学, 2021
- [2]PDMS薄膜基表面图案设计及形变研究[D]. 窦诗雯. 福建工程学院, 2021(01)
- [3]含裂纹三环传动动态性能及疲劳寿命研究[D]. 梁兴波. 广西大学, 2020(07)
- [4]涡轮泵转子热固耦合疲劳特性研究[D]. 黄延忠. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]煤体黏聚裂纹本构方程研究及其在压裂工程中的应用[D]. 杨健锋. 太原理工大学, 2019
- [6]2A12铝合金波纹夹芯板抗弹体冲击特性研究[D]. 路明建. 中国民航大学, 2019(02)
- [7]埋地含缺陷PE燃气管道可靠性与寿命评估方法研究[D]. 严大鹏. 华南理工大学, 2019
- [8]页岩气开采中的若干力学前沿问题[J]. 刘曰武,高大鹏,李奇,万义钊,段文杰,曾霞光,李明耀,苏业旺,范永波,李世海,鲁晓兵,周东,陈伟民,傅一钦,姜春晖,侯绍继,潘利生,魏小林,胡志明,端祥刚,高树生,沈瑞,常进,李晓雁,柳占立,魏宇杰,郑哲敏. 力学进展, 2019(00)
- [9]自由面压力作用下横观各向同性地基多裂纹分析[J]. 王炳军,肖洪天,党彦,岑达. 广西大学学报(自然科学版), 2018(04)
- [10]抽油杆表面裂纹仿真分析及剩余寿命预测[D]. 李成彬. 长江大学, 2016(12)