倾角对含气膜孔镍基单晶试件的蠕变损伤影响的数值模拟（英文）

针对含不同倾角气膜孔的镍基单晶试件的蠕变损伤发展进行了数值模拟,研究了倾角对蠕变特性的影响。气膜孔的倾角分别为0°,15°,30°和45°。结果表明,倾角不同,气膜孔周围的分切应力分布也不同。当倾角为0°,15°和30°时,裂纹扩展方向为θ=±54°,而当倾角为45°时,裂纹沿着θ=±46°的方向进行扩展。倾角为30°的试件有最长的失效寿命。在气膜孔周围的高应力区,分切应力、Mises等效应力和沿拉伸方向的应力σ_(11)均出现了应力松弛现象,且随着时间的延长,应力都达到了稳定值。此外,倾角也影响着蠕变损伤的分布,当倾角为0°,15°,30°和45°时,最大损伤点分别出现在与水平方向成0°,0°,13°和26°的位置。     

单压下多裂隙类岩材料的破坏特征及其影响因素(英文)

在伺服控制单轴加载试验机上,对采用养护前期拔出预埋金属插片方式制作的闭合多裂隙类岩试件进行压缩实验,研究裂隙倾角及裂隙分布密度对裂隙体破坏特征的影响机制。结果表明:裂隙倾角是影响裂隙体破坏模式的主要因素,受裂隙倾角的影响,裂隙尖端微裂纹呈现出不同的发育形态;而裂隙分布密度对裂隙体破坏模式的影响是通过影响裂隙贯通方式实现的。滑动裂纹模型表明:裂隙面上的有效剪力是裂隙面相对错动的驱动力,它是裂隙倾角与裂隙面摩擦因数的函数,这与实验所得结论相吻合。基于相同实验条件下类岩石材料的力学参数,建立了裂隙体的应变软化模型,并对实验结果的可靠性进行了验证。     

单压下有序多裂隙脆性材料破坏机制及其简化模型

采用试件养护前期拔出预埋插片形成预制裂隙的方法制作多裂隙脆性材料试件,并在伺服控制单轴加载系统上对其进行加载试验。基于单压下脆性材料局部破损的应变软化机理建立裂隙体数值模型,对比试验与数值计算结果分析有序多裂隙脆性材料破坏机制及其影响因素。结果表明:除裂隙倾角及其几何排布外,裂隙在试件中的相对分布位置也影响裂隙体的破坏特征,且影响程度与裂隙面上有效剪切力大小有关,有效剪切力越大,则影响越显著。试验与数值计算结果显示:多裂隙试件中存在一组优势破坏面,与和裂隙走向相一致的试件斜对角线重合,裂隙分布在优势破坏面上或附近时,其尖端发育微裂纹的机率大于远离优势破坏面位置裂隙。结合有序多裂隙试件破坏特征及数值模型单元屈服状态,提出2种近置裂隙尖端裂纹发育简化模型,并结合本试验结果验证了简化模型的可行性。     

激光冲击TC17钛合金疲劳裂纹扩展试验

为研究激光冲击强化对钛合金试件疲劳性能的影响,在标准试件的裂纹扩展路径上设计了全强化和间隔强化两种不同的强化方案,研究激光冲击强化对试件疲劳寿命和裂纹稳定扩展时速率的影响规律,利用有限元数值模拟和X射线残余应力测试获得了试件的残余应力场分布状态,并对比分析了试件的断口形貌和微观组织特征。结果表明:相比于未强化试件,激光冲击强化后试件的平均疲劳寿命分别提高了2.14倍和1.90倍,两种不同的冲击强化方法分别降低钛合金试件的裂纹扩展速率24%和15%。间隔强化后试件表面产生-512 MPa的最大残余压应力,裂纹扩展的C′值为-7.3,m值为2.6,而强化间隔区引入最大值为82.4 MPa的残余拉应力,裂纹扩展速率急剧升高,C′值减小至-13.6,m值为8.0。当裂纹扩展到强化区时,扩展速率再次降低,激光冲击强化对TC17钛合金疲劳裂纹扩展有显著的抑制作用。     

载荷方向对TC4钛合金激光焊缝疲劳性能的影响

针对不同载荷方向对TC4钛合金激光焊缝的疲劳性能的影响展开对比试验分析,对激光直、斜焊缝的疲劳寿命和疲劳断口进行了对比计算与分析.结果表明,直焊缝试件的疲劳寿命相比斜焊缝的分散性小,斜焊缝试件的中值疲劳寿命是直焊缝的1.98倍;直、斜焊缝试件疲劳裂纹均起始于显微硬度最低的热影响区表面,直焊试件裂纹在焊缝区扩展至断裂,疲劳裂纹扩展区有脆性解理特征,而斜焊试件裂纹穿过焊缝进入母材扩展至断裂,扩展区有典型韧性扩展特征;在瞬断区,斜焊缝试件比直焊缝表现出更好的韧性.     

基于ABAQUS的某无人机机翼肋板裂纹扩展仿真

采用Python语言对ABAQUS进行二次开发,实现了对无人机机翼肋板裂纹扩展的模拟。试验将机翼肋板简化为二维平板结构,在肋板与梁的连接处放置裂纹,模拟不同初始角度的裂纹的扩展过程。结果表明:裂纹的扩展形态、扩展过程中的应力强度因子和裂纹扩展角的变化规律,与裂纹的初始角度有密切的关系;可分为两种情况:当裂纹初始角度为50°~70°时,裂纹沿着初始方向向前扩展,不发生方向的改变;当裂纹初始角度为-70°~40°时,裂纹最终向着翼肋的下表面扩展。该结果对研究机翼肋板裂纹的止裂以及裂纹扩展速率等有一定的参考价值。     

焊接对X65钢腐蚀疲劳裂纹扩展影响的试验研究

对于深海油气输送结构,焊接产生的初始预应力会对其腐蚀疲劳性能产生影响。针对深海油气输送常用材料X65钢开展腐蚀疲劳裂纹扩展试验。分别从焊接热影响区和母材上制备了标准紧凑拉伸(CT)试样,利用直流电压降(DCPD)方法测量了疲劳裂纹扩展长度,对焊接试件的腐蚀疲劳性能进行了研究,并拟合出了两种试件在不同试验环境下的Paris常数C和m。试验结果表明:在0.2 Hz的加载频率下,腐蚀溶液可明显加快裂纹扩展速率,并使裂纹扩展阈值分别提高16.25%和13.75%。焊接试件在空气环境下拟合的C值和m值均要略高于母材试件,在腐蚀环境下其C值和m值要略低于母材试件。     

起重机箱形梁结构表面裂纹扩展的声发射特性

采用声发射技术监测带有表面焊接裂纹的箱形梁结构的三点弯曲试验。分析了箱形梁试件受载弯曲过程中裂纹扩展的声发射信号特征,比较了加载过程中不同载荷水平下定位源信号的声发射参数特征。研究发现,表面裂纹扩展的声发射信号为突发型信号,其幅度主要为45～60dB,频率主要分布在100～450kHz。试验结果表明,线定位方法可以对箱形梁试件中的裂纹缺陷进行准确定位。     

再制造件涂覆层内部裂纹扩展行为研究

目的研究再制造件涂层内部不同形状、尺寸的裂纹扩展行为。方法利用扩展有限元和内聚力单元结合的方法,通过设定断裂能G值作为控制裂纹扩展的参数,对三点弯曲试验以及拉伸试验下涂覆层内部的裂纹进行模拟,并通过实验进行验证。结果随着载荷的增加,涂层中的垂直裂纹和45°倾斜裂纹均沿着涂层厚度方向扩展,到达界面时裂纹发生偏转,沿着界面继续扩展而并没有越过涂层-基体界面向基体扩展。模拟得到三点弯曲试验下初始长度为0.2 mm的垂直裂纹和45°倾斜裂纹开裂的临界载荷分别为3.47 k N和4.49 k N,裂纹长度增加至0.3 mm时,临界载荷降低为3.29 k N和4.31 k N。裂纹越靠近试件中心,临界载荷越小,越易发生裂纹扩展现象。另一方面,在拉伸试验下,0.2 mm的垂直裂纹的临界开裂载荷(3.47 k N)小于投影长度相同的倾斜裂纹的临界载荷(5.21 k N),而与拉应力平行的裂纹并未扩展。实验得到0.2 mm的垂直裂纹在弯曲试验下的平均临界载荷为3.49 k N,而倾斜裂纹为4.46 k N。结论三点弯曲试验下,垂直裂纹比倾斜裂纹更危险,初始长度越长、越靠近试件中心的裂纹越易发生裂纹扩展现象。在拉伸试验下,与拉应力平行的裂纹并未扩展,最安全。模拟结果与实验相近,验证了模拟的正确性。     

防喷器材料在拉伸过程中的声发射信号特性

用声发射技术研究防喷器材料ZG25CrNiMo裂纹试件的拉伸损伤与断裂行为。声发射仪器记录了ZG25CrNiMo裂纹试件在拉伸破坏过程中的声发射信号,运用声发射参数分析方法和波形分析方法对zG25crNiMo裂纹缺陷试件的声发射数据进行分析,得出材料在拉伸过程中的损伤类型以及各阶段所呈现的特性。试验结果表明,拉伸过程中破坏机制对声发射信号的特征具有显著影响,不同损伤阶段的信号频谱特征存在差异。     

Numerical Simulation on the Creep Damage Evolution of Nickel-Based Single Crystal Specimens with Slant-Angled Film Cooling Holes

针对含不同倾角气膜孔的镍基单晶试件的蠕变损伤发展进行了数值模拟,研究了倾角对蠕变特性的影响。气膜孔的倾角分别为0°,15°,30°和45°。结果表明,倾角不同,气膜孔周围的分切应力分布也不同。当倾角为0°,15°和30°时,裂纹扩展方向为θ=±54°,而当倾角为45°时,裂纹沿着θ=±46°的方向进行扩展。倾角为30°的试件有最长的失效寿命。在气膜孔周围的高应力区,分切应力、Mises等效应力和沿拉伸方向的应力σ11均出现了应力松弛现象,且随着时间的延长,应力都达到了稳定值。此外,倾角也影响着蠕变损伤的分布,当倾角为0°,15°,30°和45°时,最大损伤点分别出现在与水平方向成0°,0°,13°和26°的位置。     

焊接冷裂纹起裂及扩展过程的声发射特性

由于焊接冷裂纹的萌生与扩展具有时间延迟性,使得对冷裂纹的检测较为困难。采用声发射测试技术,对15CrMoR材料制作的不同板厚和不同拘束焊缝长度斜Y型坡口对接焊接试件进行焊后自然冷却过程的声发射监测试验。试验结果表明:依据声发射撞击-时间、幅值-时间分布图,能够准确判别冷裂纹起裂点,确定试件焊后冷裂纹产生及扩展过程,且该过程具有焊接冶金过程、冷裂纹孕育过程、冷裂纹起裂点、微裂纹汇聚过程、主裂纹延迟扩展过程的"一点四过程"特征。     

点焊试件疲劳裂纹的监测和探讨

本文采用电阻应变法,监测了点焊试件的疲劳裂纹萌生、扩展、破坏全过程。试验表明此方法对监测焊点的内裂纹是行之有效的。     

基于XFEM的复杂应力状态下疲劳裂纹扩展分析

以AZ31镁合金为研究对象,基于扩展有限元方法,对板件上0°、80°和90°这3种不同角度裂纹在9种不同应力状态交替载荷作用下的扩展形态进行数值模拟分析.结果 表明,不同应力状态交替载荷作用下,相同角度的疲劳裂纹扩展形态不同;相同应力状态交替载荷作用下,不同角度的疲劳裂纹扩展形态也不同;疲劳裂纹在受到交替拉应力作用时更...     

铝电解用阴极炭块单轴压缩的声发射特性及破坏形态

对铝电解用三种阴极炭块试样进行了单轴压缩声发射试验,研究了不同阴极炭块在应力时程阶段的声发射特性。试验结果表明:在阴极炭块压实阶段,HC35试件采集到了能量较高的声发射振铃数,这是由于HC35试件内部的微裂纹较多;在弹性阶段,HC35和HC100试件出现了较强的声发射信号,振铃数较多,而SMH试件较少,说明SMH阴极炭块试件内部微裂纹较HC35和HC100试件要少,且闭合的微裂纹发展更稳定;在塑性阶段,当达到峰值应力时,三种阴极炭块的声发射信号参数均达到极大值;进入破坏发展阶段,试件发生宏观破裂,且宏观裂隙间的相互作用仍会持续产生一定的声发射信号。从而可以以声发射信号参数的跌落为判据,辨识阴极炭块是否已经破坏。接着数值模拟研究了单轴压缩时阴极炭块内裂纹由萌生、扩展直至失稳断裂全过程。数值模拟结果与阴极炭块的CT层析成像结果吻合很好,表明数值模拟能够再现阴极炭块的变形破坏形态,可以用于预测阴极炭块裂纹的动态演变过程。     

钛合金层状复合结构裂纹扩展性能研究

为了研究钛合金扩散连接层状复合结构的裂纹扩展特性,进行了钛合金原材料板和含止焊区的扩散连接复合层板裂纹扩展试验,通过断口判读获取裂纹扩展数据,建立了裂纹扩展dc/d N-c曲线,对两种试件的裂纹扩展寿命和裂纹扩展规律进行了对比分析。结果表明,两种试件沿孔径方向的裂纹长度从1.5mm扩展至试件断裂对应的裂纹扩展寿命存在明显差别,含止焊区的扩散连接复合层板的裂纹扩展寿命比原材料板显著提高,同时复合层板沿孔径方向的裂纹扩展速率明显低于单层原材料板,这是由于扩散连接复合层板止焊区界面的存在对裂纹扩展起到了明显的减缓作用。     

Al含量对单晶TiAl合金力学性能的影响（英文）

通过改变TiAl中Al的含量,用分子动力学方法研究了Al含量对含有裂纹的单晶TiAl试件性能及裂纹扩展的影响,分析了不同Al含量下的应力-应变曲线,缺陷的演化过程。模拟结果表明:Al含量不同,材料的弹性模量和强度也不同。Al含量低于45 at%时,由于层错和位错的产生以及位错反应和运动产生的空位和空位的迁移提高了试件的塑性使得试件表现出良好的塑性,而大于该含量时,试件呈明显的脆性;Al含量较低时,裂纹以塑性变形的方式扩展,Al含量较高时,裂纹以脆性方式断裂。即Al含量会影响材料的性能;随着Al含量降低,试件的塑性增强,此外,Al含量对裂纹的扩展机制也有很大影响。     

Fatigue Crack Propagation Behavior of as-Extruded AZ31B Mg Alloy Welded Joint

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

AZ31B镁合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为(英文)

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

冷轧TC4钛合金管材超声波探伤缺陷分析

通过超声波探伤和金相分析试验研究了一种TC4管材常见缺陷的分布特征和典型波形规律。发现冷轧管材主要缺陷类型为裂纹缺陷,裂纹在内外壁均有出现,分布方向主要有纵向和横向及斜45°方向。其中横向裂纹为主要裂纹类型,出现裂纹缺陷的部位通常也有组织异常出现。试验结果表明利用超声波水浸线聚焦探伤技术,通过调整合适的入射倾角和探头深入长度可以满足冷轧TC4钛合金管材现场质量检测。