【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于断裂力学，涉及一种相互作用积分方法，具体涉及一种求解轴对称载荷作用下的回转体中裂纹尖端的应力强度因子的相互作用积分方法。
技术介绍
1、回转体作为常见的几何形状，由于具有既便于加工制造又具有一定工艺美观性被广泛应用于各种工程结构之中，常作为航天及核级管道、大型薄壁结构、螺钉螺母、支座、导弹外壳、子弹等结构承受轴对称载荷或近似可以忽略非轴对称载荷的影响。
2、然而，无论是在加工成型的过程中还是由于实际使用中的各种因素，如管道腐蚀、摩擦损耗、界面粘接等过程，回转体内部极易产生环形裂纹或孔洞急剧降低结构的承载能力，加剧结构的破坏和断裂。因此对此类回转体结构，建立正确的力学分析模型，针对其对称性提出有效方便的研究方法来研究其断裂破坏行为、预防断裂危险的产生就显得十分必要。在实际工程中，例如管道在焊接区域会出现母材与焊材的融合，从而产生具有非均匀材料属性的焊缝区域，这种非均匀材料相较于传统的均质材料给断裂力学分析带来困难。另外此外，随着现代高科技发展对工程材料的功能性要求不断提高，复合材料得到了越来越广泛的使用，导致结构内部会出现分布错综复杂的材料界面，这给断裂力学研究带来严峻挑战。因此，由于对复合材料回转体的可靠服役要求，需要对含复杂材料界面的非均匀材料及复合材料回转体在轴对称载荷下的断裂机制进行深入探究，建立可以简易高效而通用的求解受轴对称载荷回转体断裂问题的方法。
3、线弹性断裂力学中，应力强度因子是评估材料内裂纹是否发生断裂破坏的关键参数。目前，求解应力强度因子的主要方法包括位移法、应力法、j
技术实现思路
1、本专利技术针对回转体受轴对称载荷的情况，通过严格的理论推导，考虑到回转体在载荷形式上的特殊性，分别考虑材料非均匀性和含复杂界面两种情况，改进了通用的相互作用积分方法，并提供了一种全新的区域积分表达式。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，包括如下步骤：
4、步骤一：选用在过回转体对称轴的平面内的路径计算j积分，将真实场与辅助场代入j积分中；
5、步骤二：通过提取真实场和辅助场相互作用部分即得到相互作用积分的线积分形式，再利用辅助函数和斯托克斯公式将线积分转换为第二型曲面积分；
6、步骤三：将积分表达式用裂纹前沿曲线坐标系下的物理量进行表示，并基于对称性化简；
7、步骤四：由于结构包含材料界面，所以将积分区域分成两个不同材料部分，考察材料界面的线积分形式，设定材料界面的粘接完好的特性，基于材料界面给出曲线坐标系；将材料界面上的特性引入界面积分项，使用链式法则推导沿着材料界面上的线积分，给出载荷作用下沿着材料界面上的相互作用积分的线积分形式，得到对相互作用积分形式的影响；
8、步骤五：通过相互作用积分和回转体中应力强度因子的关系，令辅助强度因子取不同的值求解对应的应力强度因子。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、1.本专利技术通过考虑回转体结构的对称性，提出了一种求解轴对称载荷作用下回转体中裂纹尖端应力强度因子的特殊的相互作用积分方法，降低了在回转体问题中相互作用积分方法的应用难度与计算量。
11、2.本专利技术的方法具有良好的适用与稳定性，可与现有的计算方法如有限元、扩展有限元等方法结合，实现对轴对称载荷作用下的回转体结构的应力强度因子的求解，开发成商用程序以灵活适应所需问题的变化。
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1.一种求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于：所述步骤一中，选用在过回转体对称轴的平面内的路径计算J积分，将真实场与辅助场代入J积分中的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于：步骤二中，通过提取真实场和辅助场相互作用部分即得到相互作用积分的线积分形式，再利用辅助函数和斯托克斯公式将线积分转换为第二型曲面积分的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于：步骤三中，将积分表达式用裂纹前沿曲线坐标系下的物理量进行表示，并基于对称性化简的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于所述步骤四的具体步骤如下：
6.根据权利要求5所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于所述步骤五的具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于：所述步骤一中，选用在过回转体对称轴的平面内的路径计算j积分，将真实场与辅助场代入j积分中的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的求解回转体应力强度因子的相互作用积分方法，其特征在于：步骤二中，通过提取真实场和辅助场相互作用部分即得到相互作用积分的线积分形式，再利用辅助函数和斯托克斯公...
【专利技术属性】
技术研发人员：于红军，朱帅，刘玉泉，果立成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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