应力波加载条件下 907A钢-20℃时的动态断裂与止裂研究

在应力波加载(SplitHopkinsonPressureBar)条件下,采用动态分析方法对907A钢在-20℃时的裂纹起裂、扩展、止裂全过程进行了研究.实验结果表明在-20℃时,907A钢的动态裂纹扩展过程是一先加速后减速的过程,其最大裂纹扩展速度V     

不同状态590车轮钢的疲劳裂纹原位分析

本文结合车轮钢复杂的制备过程,利用激光共聚焦显微镜研究了车轮钢热轧态、冷变形态、焊接态疲劳裂纹萌生及扩展的过程。研究发现：冷变形10%板的裂纹萌生最早,热轧板介于中间,焊接接头启裂最晚。变形10%的样品,裂纹的扩展速度最高。焊接态裂纹扩展的速度居中,热轧态最低。热轧态的疲劳裂纹扩展速度呈现由低到高逐渐变化的过程,开始阶段扩展速率较低,然后进入缓慢增长区,随着裂纹长度的增加,应力强度因子也随之增大,裂纹扩展速度迅速提高。通过背散射电子衍射分析发现,疲劳裂纹的萌生与位错滑移过程密不可分。铁素体组织中裂纹萌生与{001}<110>织构强度直接相关。     

基于DIC技术的充填体固结时间对花岗岩裂纹扩展的影响研究

为了研究地下工程中裂隙岩体的变形、破坏规律对岩体稳定性控制的影响,基于数字图像相关方法,对单轴压缩下未充填裂隙岩石、充填裂隙岩石的应变场演化过程进行监测,结合滑动裂纹模型理论,从宏观和细观角度系统地分析了裂隙岩石在破坏过程中的裂纹萌生、扩展和贯通规律。结果表明:未充填裂隙岩石应变场内最大应变值主要集中于两预制裂隙尖端连接处,沿预制裂隙某一侧贯通破坏,而充填裂隙岩石应变场内最大应变值主要集中于两预制裂隙连接处与次翼裂纹扩展处,沿预制裂隙两侧贯通破坏;未充填裂隙岩石的岩桥边界区域以剪切破坏为主,充填裂隙岩石的岩桥区域以张拉破坏为主,无论裂隙岩石充填与否,应变场内都主要分为拉应力与压应力区域;在弹性阶段内,应变场中已形成了沿翼裂纹、次翼裂纹扩展路径的局部化应变带;在内侧翼裂纹和次翼裂纹的搭接处,破坏程度最严重。随着充填体固结时间的延长,在预制裂隙尖端处,伴有剪切起裂的次生共面裂纹扩展,所形成的断面粗糙度高于其他断面。     

结构陶瓷断裂韧性测试方法的研究

准确测试陶瓷材料断裂韧性K_(IC)的关键是预制具有原生裂纹的试样。本文首先对桥压法预制原生裂纹进行了研究,然后针对桥压法存在的问题提出了一种简便而有效的陶瓷材料原生裂纹的预制方法——静态膨胀法。研究结果表明:静态膨胀法中裂纹的扩展是稳态的;通过调节影响膨胀剂压力的多种因素,可以准确地控制裂纹扩展的深度,预制出合适的原生裂纹,对几种陶瓷材料试验后得到了满意的结果。为准确评价结构陶瓷的断裂韧性提供了一种有效可行的方法。     

钢桥面板纵肋顶板焊缝多裂纹扩展特性

为探明钢桥面板纵肋顶板焊缝焊趾多裂纹扩展形态变化及竞争机制,基于断裂力学理论并联合运用ABAQUS与FRANC3D,在验证数值模拟方法可靠性的基础上,建立钢桥面板节段模型,在焊趾区域植入共面或异面裂纹,进行裂纹扩展对比分析。结果表明：共面裂纹在扩展过程中存在单裂纹扩展、裂纹融合及融合后扩展3个阶段,裂纹融合时最深点处扩展速率陡增,且中点处扩展速率大于两侧,进而裂纹趋于半椭圆形,融合后扩展过程中形状比逐渐减少;焊趾与热影响区裂纹构成的异面裂纹间存在扩展竞争机制,初始尺寸相同时,随着多裂纹扩展的进行,裂纹尺寸差异逐渐放大,裂纹间相互作用对热影响区裂纹扩展的抑制作用也逐渐增强,并且热影响区裂纹在扩展至一定深度时,因裂纹尖端ΔKeff低于门槛值而停止扩展,此深度随异面间距s2增加而增加;率先到达疲劳破坏临界值的主导裂纹,在尺寸比≤1.4时为焊趾裂纹,≥1.5时为热影响区裂纹。     

TiAl基合金双态组织试样室温断裂的研究

采用预制缺口试样，测试了Ｔｉ－３３％Ａｌ－３％Ｃｒ－０．５％Ｍｏ合金双态组织材料的室温ＫＩＣ值。使用扫描电子显微镜，研究了薄板状试样内裂纹扩展动态过程，并采用透射电子显微镜，进一步研究了薄膜试样内裂纹扩展动态过程，以及裂纹尖端附近区域上的变形亚结构。     

复合型裂纹扩展过程的温度场分析

针对实际工程结构中广泛存在的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,以有限元软件ANSYS为平台,采用能量释放率准则作为判定依据,模拟了复合型裂纹的扩展路径;将裂纹扩展过程中裂尖前面耗散的塑性功视为内热源,采用热-力耦合方法,分析了扩展过程中的裂尖温度场变化,讨论了预制裂纹角对裂尖起裂塑性区和起裂温度的影响.通过与红外热像仪记录的实验结果进行对比,发现有限元模拟结果与实验结果一致.     

X12CrMoWVNbN10—1—1钢高温裂纹扩展特性分析

裂纹的萌生是汽轮机转子不可避免的问题,而裂纹的扩展对电厂运行产生极大的威胁.X12CrMoWVNbN10-1-1钢在火电领域应用广泛,针对X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢高温下的裂纹扩展特性进行了分析:对X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下进行了疲劳裂纹扩展试验,对载荷、应力比及频率等参数影响裂纹扩展的情况进行了研究,并结合Paris模型、Forman模型以及C*参数模型,研究了X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳及蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展速率模型.结果表明,X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率da/dN与载荷水平P及频率f呈正相关,与应力比R呈负相关;Paris公式和Forman公式适合描述X12CrMoWVNbN10-1-1钢高温疲劳裂纹扩展速率,C*参数适合描述其蠕变-疲劳裂纹扩展速率.     

疲劳裂纹的跨尺度分析

为了准确模拟正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展行为,提出基于约束应力区的三维表面半椭圆跨尺度裂纹模型.采用有限元法求解应力强度因子,将跨尺度应力强度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,使用统一模型描述正交异性钢桥面板疲劳破坏全过程.对正交异性钢桥面板的疲劳失效行为进行数值模拟,并与试验应力-寿命曲线进行对比分析.结果表明:疲劳裂纹扩展跨尺度模型能正确反映正交异性钢桥面板纵肋与桥面板焊接部位的疲劳破坏过程,并可模拟疲劳裂纹扩展从微观到宏观的跨尺度行为.由于微观效应对疲劳寿命有显著影响,当考虑到材料的微观效应时,该模型可解释疲劳寿命试验数据的离散现象.     

疲劳裂纹在Cr25—Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系。测得了疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。分析实验结果认为,在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。     

10Cr9Mo1VNb钢冲击断裂机理

采用小能量示波冲击法和金相法，研究了10Cr9Mo1VNb钢冲击断裂时裂纹的萌生、生长与扩展．结果表明：10CrgMo1VNb钢裂纹生长机理是裂纹前沿和孔洞之间以颈缩聚合的方式相连，裂纹生长速率缓慢；裂纹扩展其机理是裂纹前沿和孔洞之间以剪切裂纹的方式相连，裂纹扩展速率很快．裂纹的临界破断为尺寸2mm左右，临界冲击功为114J左右。     

<Emphasis Type="Italic">In-situ</Emphasis> investigation on the fatigue crack propagation behavior in ferrite-pearlite and dual-phase ferrite-bainite low carbon steels

The purpose of this study was to describe the roles of microstructure types and grain boundary characteristics in fatigue crack propagation behavior in ferrite-pearlite steel and ferrite-bainite steel.The ferrite-bainite dual-phase steel was obtained by intermediate heat treatment conducted on ferrite-pearlite low carbon steel.This paper presents the results from investigation using constant stress-controlled fatigue tests with in-situ scanning electron microscopy(SEM),electron backscattering diffraction(EBSD) and fatigue fractography analysis.Microscopic images arrested by in-situ SEM showed that the second hard bainite phase distributed in the soft ferrite matrix had a significant effect on preventing the cracks opening compared with pearlite,and that the cracks in ferrite-bainite steel were "locked" in the second hard bainite phase while the crack propagation path in ferrite-pearlite steel was more tortuous.Moreover,the fatigue fracture surface analysis and the coincidence site lattice(CSL) obtained by EBSD indicated that low-CSL grain boundaries in ferrite-bainite steel distributed more uniformly,which has a more significant effect on the resistance of crack propagation.It was revealed that ferrite-bainite dual-phase microstructures could inhibit the fatigue crack propagation more effectively than ferrite-pearlite microstructures.     

Ratcheting led surface failure of medium carbon bainitic steel under mild operation conditions

The behavior of rolling contact fatigue (RCF) of medium carbon bainitic back-up roll steel was investigated under its actual work conditions. A kind of asperity-scale surface originated cracks, which is lying parallel or at an acute angle to the surfaces, initiated after unidirectional plastic flow of the material in thin surface layer had occurred. Theoretical analysis indicates that they nucleate due to plastic ratcheting induced by asperity contact stresses, and consequently are named as ratcheting cracks. After nucleating and initially propagating, they arrest at some depth and resume propagating till about 70%-80% of the RCF failure life by initially turning parallel to contact surfaces. Their behavior of initiation and propagation is confined to a thin layer prior to the formation of surface distress. According to the critical principle of the preventive grinding strategy, removing the asperity influenced surface layer at about 70%-80% of the RCF failure life can effectively prevent the ratcheting cracks from developing into surface distress, which can lead to the formation of macro-RCF failure soon.     

梁板融合预制装配式双拼槽钢混组合楼板试验

为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明：组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l₀/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。     

Influence of Re-Ti modification on the high impact wear resistance of high Si bainitic cast steel

The effect ofrare earth(Re)and titanium(Ti)multi-modification on the impact wear behavior of Mn-B high-Si bainitic cast steel was investigated systematically.The experiments show that the impact wear resistance can be improved greatly with the addition of Re and Ti.Its wear loss is only about 1/3-1/2 as large as that of the unmodified bainitic cast steel.By the Re/Ti modification,coarse dendrite grains and bainitic/martensite duplex structure have been refined effectively,and the impact toughness ofthe bainitic cast steel is nearly tripled(10mm×10 mm×55 mm with unnotched sample).Consequently,the modified bauutic cast steel possesses good wear resistance under high impact.For both modified and unmodified bainitic cast steels,high hardness white layer and deformed zone are developed beneath the worn surface under the lugh impact wear,but the formation and propagation of cracks are different for these bainitic casting steels.Different models for the formation and propagation of cracks for both modified and unmodified bairutic cast steels under high impact wear are proposed.     

钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机理的研究

本文研究了以棕刚玉及玻璃砂为磨粒的钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机制。结果表明在硬磨粒冲击下,钢的冲蚀磨损受断裂韧性影响较大。而当磨粒硬度接近或低于钢的硬度时,冲蚀磨损由钢的硬度所决定。在硬磨粒冲击下,除了常见的薄片、切削、犁沟等塑性变形机制外,韧性较低的钢会出现开裂机制而造成块状磨屑脱落。软磨粒要依靠多次冲击才能使材料以小片磨屑脱落,而且最大冲蚀率发生在90°冲击角。玻璃砂冲击时,在30°、90°会出现两个冲蚀磨损峰,这是由于玻璃砂在大角度冲击时溅射而产生二次磨损的结果。     

W丝／Zr基非晶复合材料的压缩变形行为

研究80％W丝／Zr基非晶复合材料在室温下的压缩断裂行为．在准静态压缩条件下,该非晶复合材料以弹性-塑性方式变形,断裂强度和塑性分别达到了2750MPa和35％．w丝对非晶单一剪切带的阻碍,促进多重剪切带的产生和扩展,使复合材料产生大量塑性变形．裂纹在w丝中不同的点同时萌生,随着载荷的增加,在同一直线上的小裂纹最终会逐渐扩展连成一条平行于V~-丝／非晶界面的大裂纹,试样的破坏方式主要是纵向劈裂．     

Rolling contact fatigue life of ion-implanted GCr15

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｏｎ ｉｍｐｌａｎｔｉｎｇｉｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｍｏｄｉ ｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ａｎｄｉｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ,ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｅｒｏｓｉｏｎ ,ｗｅａｒａｎｄｆａｔｉｇｕｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,Ｆｏｒｉｎ ｓｔａｎｃｅ,ｗｈｅｎｍｅｔａｌｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｓａｒｅｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ,ｔｈｅｌｉｆｅｏｆｄｒｉｌｌｓｍａｙｉｎｃｒｅａｓｅ 2ｔｏ 3ｔｉｍｅｓ ,ａｎｄｅｖｅｎｍｏ…     

基于小波变换的金属材料声发射特性研究

以Q235-B碳钢和0Cr18Ni9不锈钢为研究对象,分别对其在塑性变形和裂纹扩展时产生的声发射信号进行检测,运用小波变换分析检测信号来研究材料的声发射特性。结果表明,碳钢产生声发射信号经db5小波6级分解后,d5级信号占的能量比例最大,其峰值对应频率基本在166-176kHz内,裂纹扩展时这一级信号所占能量比例较塑性变形时高;不锈钢产生声发射信号经同样变换后,d6级信号占的能量比例最大,其峰值对应频率基本在88-112kHz内,裂纹扩展时这一级信号所占能量比例较塑性变形时高。     

新型轻钢加层节点累积耗能性能试验研究

为了研究轻钢加层节点的累积耗能性能,设计制作了4种不同形式的轻钢结构加层节点．分别对其进行拟静力试验,并分析其破坏现象、滞回性能、强度退化及累积塑性变形率．结果表明：与传统植筋节点相比,3个新型节点均能有效控制结构裂缝的开展,外包钢强化节点延缓节点承栽力的降低最有效;外包钢强化节点的累积耗能能力提高了115％,碳纤维强化节点和连接形式转化节点的累积耗能能力提高30％左右．