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裂纹问题的研究能够为材料及其结构的可靠性和使用寿命等提供理论依据.本文研究了均匀热流和力荷载下,正交各向异性材料中单裂纹和对称共线双裂纹诱导的热弹性场,主要内容为:
1.为了研究裂纹内部介质热传导率对裂纹尖端热弹性场的影响,分析了各种已有的裂纹面热边界条件.指出采用热介质裂纹面边界条件更符合实际裂纹情形,热传导和绝热边界条件均为热介质裂纹面边界条件的极限情形.
2.采用热介质裂纹面边界条件,研究了热力荷载下正交各向异性热弹性体中的单裂纹问题.基于Fourier积分变换,把热弹性偏微分方程组的边值问题转化为对偶积分方程,再化为奇异积分方程,给出了热弹性场的全平面精确解.已有的结果是本文结果的极限情形,通过数值实例研究了裂纹内部介质的热传导率和外加机械荷载对裂纹尖端热应力强度因子的影响.结果表明,热应力强度因子受裂纹内部介质的热传导率和外加机械荷载的强烈影响.
3.由于多裂纹的相互响应,本文进而研究了正交各向异性热弹性体中的对称共线双介质裂纹问题,采用Fourier积分变换和奇异积分方法,给出了内外裂纹尖端热弹性场的精确解,改进了文献中已有的结论.数值实例分析了裂纹内部介质的热物理性质和外加机械荷载对热应力强度因子和应变能密度因子的影响.