带有空间裂纹的拉伸试件电磁热止裂及机械性能测试

首先应用ZL-2超强脉冲电流发生装置对带有预制裂纹的标准拉伸试件进行脉冲放电止裂。放电后裂纹尖端熔化形成堆焊和高压应力区,使裂纹尖端钝化,达到了止裂的目的,采用数值模拟确定了止裂工艺参数。对止裂后的拉伸试件通过微机控制电子万能试验机进行了拉伸实验,研究结果表明:电磁热裂纹止裂有效提高了试件的抗拉强度,放电电压是影响其机械性能的最主要因素。     

含圆形埋藏裂纹金属构件电磁热止裂时应变能密度分析

对带有圆形埋藏裂纹金属构件在脉冲放电瞬间的应变能密度进行了理论分析。在求解过程中,以张开型裂纹为例,应用了热传导、非定常热应力及汉克尔变换等理论知识,得出了含埋藏圆片裂纹在脉冲放电瞬间的温度场理论公式、热应力场公式和应变能密度公式。由热应力场公式和应变能密度公式可知,放电瞬间电磁热在裂纹尖端形成热压应力场,热压应力对金属构件做负功,减小了拉应力对构件的破坏程度,放电后构件的应变能密度降低了。以Cr12MoV模具钢中埋藏圆裂纹止裂为例,具体计算了脉冲放电前后不同拉应力作用下的应变能密度变化情况,为空间裂纹电磁热止裂技术的实际应用提供了理论基础。     

9Cr2凹模淬火裂纹的搭桥修复

9Cr2凹模淬火裂纹经脉冲放电止裂和电火花熔焊的搭桥修复后，裂纹尖端纯化，模具表面的淬火裂纹被焊合，模具的承载能力和表面光洁度可达到使用要求。     

导电薄板内裂纹尖端区域的电磁应力

为了研究电磁应力对导电薄板内裂纹尖端的作用,从基本电磁理论出发,通过对导体表面所受电场力的分析,推得了导电薄板内裂纹边缘处电场力的表达式.在此基础上,通过导电薄板内裂纹尖端区域磁场的确定,得到裂纹尖端区域的电磁应力表达式.裂纹尖端电磁应力的计算表明,金属薄板中裂纹尖端的电磁应力是由裂纹尖端指向金属内部的压应力,并且当电流密度为103～104A/mm2的数量级时,裂纹尖端的压应力数值可达数兆帕到数百兆帕.因此,在研究裂纹止裂问题上,其影响不容忽视.     

金属构件中裂纹的电磁热效应局部跨越止裂

采用理论分析和实验研究的方法讨论了应用电磁热效应对金属构件中裂纹实施局部跨越止裂的技术。在带有裂纹的模具钢构件上取样,对裂纹处通过点电极进行局部跨越脉冲放电。实验研究和理论分析结果均表明:跨越止裂可以使导体中局部裂纹在裂纹尖端处很小的范围内熔化形成微小的焊口,实现了钝化止裂,遏制了裂纹的扩展。通过对止裂后裂尖的金相组织观察和力学性能测试发现:超细化的条状马氏体、极少量残余奥氏体和细颗粒碳化物的出现极大地提高了裂纹尖端的硬度、韧性和耐磨性。     

载流薄板中裂纹形成瞬间尖端附近的热电磁场

给出了载流无限大薄板在形成裂纹的瞬间,尖端区域附近的电流密度以及由于集中效应而产生的焦耳热源功率表达式。在此基础上,通过对热传导方程求解温度场,得到了裂纹尖端区域的温度表达式．通过算例分析证实了：在电磁场作用瞬间,由于裂尖处的热集中效应,能够使其在附近一定范围内熔化形成微小焊口．从而可达到阻止裂纹扩展的目的。     

载流金属材料裂纹尖端电磁应力的数值模拟

用数值模拟方法研究了金属裂纹尖端电磁应力的分布情况,给出了电流分布、磁场分布和电磁应力的分布.模拟结果表明,金属材料裂纹尖端受的电磁应力是最大的,并且这个力的大小随着电流密度的增加而增大,裂纹尖端的电磁力指向金属的内部.通过具体算例表明,在金属能承受的电流密度下,金属材料裂纹尖端的电磁应力约能达到1MPa的数量级.因此,在研究电磁场处理金属裂纹时,不能忽略电磁应力.     

镍基合金材料塑性对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场影响的研究

为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响规律.结果表明:在同样的外载条件下,随着材料屈服应力的增大,裂尖基体金属的应力增大而塑性应变减小;而...     

Fe—3%Si 单晶体裂纹尖端位错行为及氢效应的 TEM 动态观察~*

在透射电镜中对 Fe-3%Si 单晶体薄膜进行拉伸试验,观察了在受力状态下裂纹尖端的位错行为及固溶氢的影响。结果表明,在受力时裂尖会自动发射位错。位错一旦从裂尖发射,便很快离开裂纹尖端以反塞积群形式存在于塑性区中。在裂纹尖端与塑性区之间存在一无位错区(DFZ)。裂纹扩展包括裂尖发射位错的塑性过程以及 DFZ 解理的脆性过程。固溶的氢改变了裂纹尖端的位错分布,促进了位错从裂尖发射,致使 DFZ 的长度减小甚至消失。     

轻薄型金属反平面撕裂机理研究

#x0201c;轻薄型金属(厚度#x02264;10mm)反平面撕裂机理研究#x0201d;旨在为报废汽车及家用电器的破碎回收处理提供理论依据。通过对轻薄型金属破碎过程分析及试验研究,发现#x02162;型裂纹起到了主要破坏作用;根据拉伸试验应力-应变关系曲线变化趋势与理想弹塑性材料基本一致的现象,将材料简化为理想弹塑性模型;裤形撕裂试验所获得的载荷-位移曲线变化趋势表明试样起裂前后所需载荷较大,扩展过程中载荷逐渐减小;对反平面撕裂过程研究可知,在载荷作用下裂尖塑性区逐渐向外扩展,当其达到最大尺寸后,随着载荷继续增加,裂纹则开始扩展,而塑性区也逐渐向前推移直至试样断裂。裂纹尖端场的解表明起裂前及扩展过程中尖端应力-应变场均存在奇异性,且扩展过程中尖端场奇异性比起裂前弱,即起裂前裂尖的应力-应变集中程度比扩展过程中要大,这表明裂纹在起裂阶段比扩展阶段所需载荷更大。     

通电瞬时板内半无限长裂纹尖端域的应力场

以导电弹性体的麦克斯威尔方程为出发点,借助于边界条件和初始条件,推得了在向含半无限长直线裂纹的无限大导电薄板内通入电流的瞬时,裂纹尖端附近电流密度的表达式。在此基础上,得到了裂纹尖端区域处温度和应力的具体表达式。算例表明,在电流所产生的焦耳热源的作用下,裂尖区域处的温度将瞬时升高,并伴有压应力的产生,从而可达到阻止裂纹扩展的目的。     

阶跃递增电流作用下导电薄板中的裂纹止裂效应

研究了在带有有限长裂纹的无限大导电薄板中，垂直裂纹通入阶跃递增电流的情况下，裂纹尖端处的电磁场和温度场．给出了裂纹尖端温度的计算方法和算例．指出适当调整阶跃电流的变化值和阶跃次数，可使裂纹尖端处熔化形成焊点，从而遏制了裂纹的扩展．     

Extended FEM modeling of crack paths near inclusions

The extended FEM is applied to model crack growth near inclusions. A procedure to handle different propagation rates at different crack tips is presented. The examples considered investigate uniform tension as well as equibiaxial tension under plane strain conditions. A parameter study analyzes the effects on the crack path when changing the relative stiffness between inclusion and matrix material, the relative distance between initial crack and inclusion, and the size of the inclusion. Both edge cracks and internal cracks are studied. An example with an internal crack near an inclusion is presented, where both crack tips propagate at different growth rates until one crack tip eventually stops growing, as the related energy release rate drops below the critical value. In another example, only one crack tip propagates initially, but eventually, the energy release rate of the second crack tip becomes critical, and both crack tips propagate. Finally, an example of two cracks near an inclusion is presented in which up to four crack tips propagate simultaneously. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

在脉冲电流作用下钢中裂纹的愈合

对含有人工预置贯穿裂纹的钢进行脉冲电流处理．在光学显微镜和扫描电镜下观察了处理前后钢样品中裂纹和组织的变化．结果表明，脉冲电流处理可以使裂纹的局部在固态下愈合．愈合是在极短时间内发生的，不影响材料不含裂纹部分的原有结构．在电流通过裂纹时产生的较高温度使其有比较大的膨胀量，周围温度较低基体的约束导致向着裂纹内的压缩，从而使裂纹面上的原子重新成键接合．