修正的多孔质材料屈服模型研究

文章在考虑材料内部塑性损伤的基础上,应用有限元方法对三维裂纹韧性断裂过程进行了数值模拟.通过研究多孔质材料屈服模型(G-T模型)中参数变化对初始起裂值J_i和J_R阻力曲线的影响,提出了参教q_2:的表达式,修正了G-T模型,使其能够更好地模拟三维韧性断裂过程,与实验结果相吻合.     

碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同，碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢的两部缺口试样进行断裂试验，分析研究了碳化物粒子尺寸对缺式样断裂行为的影响。结果表明，在缺口试样中，解理断裂的临界事件是铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入相邻晶粒，铁素体晶粒尺寸决定缺口试样的低温解理断裂行为，而碳化物粒子尺寸对其几乎没有影响，在转变温度区，碳化物粒子尺寸分布通过影响材料塑性，对其缺口韧性产生较小影响，大碳化物粒子尺寸材料缺口韧性     

岩石压剪断裂及其强度特性分析

籍助于断裂力学的理论和有限元数值计算方法，分析了压剪断裂过程中裂纹尖端应力场的演变规律；修正了应力强度因子的有关计算式，建立了表征初裂的新的断裂准则；反映了裂纹几何尺寸、分布规律、裂纹面物理力学性质、岩石材料断裂韧度，以及围压效应对岩石压剪断裂的影响．     

AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能研究

利用高频疲劳试验机对AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能进行了试验研究,给出了本实验条件下的S-N曲线,得到循环基数为107的疲劳极限是15.3MPa,并与相同材料光滑试样疲劳性能对比.运用扫描电镜对断口形貌进行了观察,分析了断裂机理.经分析认为:AZ31B挤压镁合金螺纹型缺口试样高周疲劳的断裂过程包括裂纹萌生、裂纹扩展、最终断裂3个阶段,疲劳源主要发生在螺纹根部,为多发性裂纹源;裂纹扩展区微观断口具有典型的解理断口形貌,断裂表现为脆性断裂.     

结构钢缺口板断裂试验及数值分析

通过对25个结构钢缺口板进行的单向拉伸断裂试验,验证了提出的结构钢广义屈服模型和椭球面断裂准则.用ANSYS软件中的参数化设计语言APDL和用户编程功能UPFs,将提出的静水应力型广义屈服模型编制成子程序模块,对结构钢缺口板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂准则的数值模拟分析.试验结果表明:裂纹起始于缺口边缘内侧,裂纹在厚度方向贯通后沿宽度发展,试件最终断裂于缺口薄弱断面.缺口板断裂应力场分析表明,提出的椭球面断裂准则对预测结构钢缺口板初始开裂具有广泛适用性和较高精度.     

混凝土材料损伤的数值模拟

本文采用各向同性损伤模型，利用有限单元法对混凝土材料损伤破坏发展过程进行了数值模拟，着重分析了裂缝尖端及附近，试件中心的应力、位移、损伤值的发展变化，力图掌握其损伤发展及裂纹萌生的规律及其产生的相关力学因素、数值计算结果与Ｓ．Ｅ．ＳＷＡＲＴＺ和Ｎ．Ｍ．ＴＡＨＡ的实验结果作了比较，二者比较吻合，初步表明了各向同性损伤模型的有效性和有限元法在研究脆性材料损伤破坏这一领域的实用性。     

基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限预测

针对应用拉伸失稳理论和缺陷理论获取铝合金成形极限图(FLD)的局限性,提出了一种基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限的获取方法。通过在损伤过程中引入裂纹状态变量,将FLD的获取转化为计算板材在不同应变路径下断裂时对应的极限主应变。本文以5083-O铝合金为例,设计了简单的缺陷试样加载试验和缺口试样纯剪切试验,利用有限元仿真的方式获取了材料在不同应变率下失效时对应的应力三轴度和剪应力比。通过圆顶冲头涨形的数值模拟,获取了板材在不同应变路径下断裂时对应的冲头行程、极限厚度和断裂成形极限图(FFLD),并与试验结果进行对比。结果表明:数值模拟获取的板材成形极限和试验结果基本吻合。将本文获取的FFLD应用于高速动车组司机室覆盖件的冲压成形效果分析中,预测的成形工件的失效形式和断裂位置与试验结果相吻合。     

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。     

Q235B钢材的微观断裂模型损伤系数识别

为获取广泛应用的Q235B钢材的循环空穴增长(CVGM)和退化有效塑性应变(DSPS)微观断裂模型损伤系数,取材自热轧无缝钢管与冷弯高频焊管母材、热影响区和焊缝区,分别加工12个光滑和8个缺口试件进行低周往复加载材性试验,获取4种材料混合强化参数,利用Fortran语言编译了CVGM模型及DSPS模型程序代码,作为UVARM子程序嵌入ABAQUS中,识别了其CVGM和DSPS损伤退化系数,用于缺口圆棒试件实验过程模拟,取得较好预测效果.     

基于SCSCC试样的岩石复合型裂纹动态扩展特征研究

侧开单裂纹半孔板（single cleavage semi circle compression —SCSCC）试样是一种改进后的矩形板试样,本文采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置进行了冲击实验,完成了SCSCC试样纯I型及I-II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进行了数值分析,研究了其扩展路径及扩展过程中的止裂问题。结果表明：1）SCSCC试件在实验过程中,纯I型裂纹扩展过程中尖端沿着原方向朝试件右侧移动,I-II复合型裂纹扩展过程中朝着试件中轴线方向（最大应力区）移动,且可以观察到止裂现象;应变片法是一种监测断裂时刻的有效方法。2）使用修正的最大主应力准则及引入能量释放率的拉伸断裂软化损伤（crack softening -CS）破坏准则可以有效解决岩石类材料的动态破坏问题,且可以描述材料全应力-应变破坏过程;3）I-II复合型裂纹SCSCC试件构型在研究岩石裂纹止裂领域具有较大优势。且SCSCC构型是一种大尺寸试样,可以减小岩石非均匀性带来的影响。     

高密度聚乙烯/橡胶共混物的断裂特性

在室温下,对高密度聚乙烯/橡胶共混物的单边缺口试样进行拉仲断裂实验,测试了裂纹在亚稳临界扩展时的断裂韧性(G_(1c)),缺口敏感度(K_s)和材料断裂能量密度(W_o)。用扫描电子显微镜对共混物试样断口形貌进行了观察分析。实验结果表明,加入顺丁橡胶可以明显改善高密度聚乙烯的强韧性能。     

热驱动形状记忆聚合物三维力学本构模型

假设形状记忆聚合物（ＳＭＰ）为各向同性材料,其体积变形是弹性的,形状变化的流变规律满 足Ｔｏｂｕｓｈｉ建立的一维本构模型的基础上,应用固体力学和热粘弹性理论建立了ＳＭＰ三维本构 模型,使其不仅能描述简单应力状态下的热力学行为,也能描述复杂应力状态下的热力学行为．然 后基于ＡＢＡＱＵＳ的二次开发平台编写了可供ＡＢＡＱＵＳ调用的ＵＭＡＴ子程序,对ＳＭＰ试样实现 形状记忆效应的热力学过程数值模拟,数值模拟结果与Ｔｏｂｕｓｈｉ等的实验结果吻合良好,表明建立的 ＳＭＰ三维本构模型能够有效的描述ＳＭＰ的热力学行为,可为ＳＭＰ的工程应用提供理论参考． 关键词：形状记忆聚合物;热驱动;三维本构模型;形状记忆效应     

焊缝缺口试样解理断裂统计分析和断裂模型

通过大理４ＰＢ试样解理断裂力学和断口参数的统计，发现在缺口前端发生于峰值应力左侧的断裂几率大于右侧，并且随温度的降低发生于左侧的几率增加，解理起裂在离开缺口根部的一个最小距离处才能发生，在某一距离范围内断裂几率最大。通过对上述现象的分析提出缺口试样的解理断裂须满足两个条件，即缺口根部的塑性应变εｐ大于材料中薄弱环节的起裂塑性应变εｐｃ，使解理微裂纹形核；最大正应力σｙｙ大于薄弱环节的解理强度σｆ，     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。     

缺陷压电结构电弹性问题断裂分析

对含中心裂纹的压电体进行了断裂理论分析,利用裂纹附近广义位移场的局部解构造了一种关于含中心裂纹的压电材料广义位移模式,并建立了有限元断裂分析模型;得到了修正了的含中心裂纹的压电体压电场的本构方程;提出了求解含中心裂纹的压电材料广义强度因子的数值计算方法。利用该方法考察了不同结构尺寸、电位移与电场对解的影响。数值算例说明了本文方法的有效性。     

双材料CT试样焊缝界面裂纹蠕变断裂参量C*的工程估算

针对双材料紧凑拉伸(CT)试样,提出了加权平均蠕变断裂参量C*的概念,即双材料CT试样的C*总是可以由其母材和焊材构成的均质CT试样C*的加权平均计算而得。以此为基础,依据ASTM E1457标准,提出了一个双材料CT试样蠕变断裂参量C*的工程估算式。最后,利用ABAQUS软件,对非匹配CT试样的焊缝界面裂纹蠕变断裂参量进行了有限元分析计算,并通过实例验证了该工程估算方法的适用性。     

基于ＡＢＡＱＵＳ软件的ＲＣ Ｚ形柱框架节点仿真分析

混凝土损伤塑性模型是有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ中的一种材料模型,能够较好的描述混凝 土的材料特性,运用ＡＢＡＱＵＳ软件提供的混凝土损伤塑性模型参数与Ｓｉｄｉｒｏｆｆ提出的能量等价原 理结合起来推导出损伤因子的计算式,这种损伤塑性模型具有较高的模拟精度,可用于实际复杂混 凝土构件的设计与分析．用ＡＢＡＱＵＳ对Ｚ形柱框架节点进行仿真分析,混凝土本构关系分别采用 规范中的表达式和Ｈｏｎｇｎｅｓｔａｄ表达式,得到混凝土等效塑性应变云图,将节点荷载－位移骨架曲线 与试验结果进行对比,给出黏性系数的最佳取值范围,可为工程应用提供参考．     

混凝土材料裂纹尖端应力场的研究

为了准确地预测混凝土类材料复合断裂韧度及裂纹扩展路径,提出了结合T应力的修正最大周向应力断裂判据。该修正最大周向应力判据采用双参数模型(应力强度因子K和T应力)来描述混凝土断裂行为。在对三相材料混凝土断裂进行理论计算时,通过应用westergard应力函数,并利用级数展开求解了裂纹尖端的T应力和应力强度因子。计算结果表明,内聚物的性质和T应力能影响断裂韧度及裂纹尖端的应力,这为模拟混凝土断裂提供了依据。     

铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析．研究结果表明，铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同．铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关；在载荷很小时产生微裂纹，随着载荷的增加，微裂纹扩展，微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹，直至各裂纹连接使试件整体断裂．     

加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响

通过对低合金钢（WCF－62）在－100℃不同加载速度下的缺口试样四点弯曲（4PB）实验及对断口和截剖金相试样的观察，研究了加载速度对低合金钢缺口试样解理断裂临界事件的影响。结果表明：加载速度从30mm/min增加到500mm/min时，解理断裂的临界事件由晶粒尺寸裂纹的扩展控制到扩展和起裂的混合控制再转变为起裂控制，其根本原因是材料的屈服应力σy随加载速度的增加而升高。临界事件随加载速度的变化决定了缺口韧性随加载速度的变化。