硬铝约束对纯铝韧脆转变的影响

本文通过四点弯曲试验以及数值模拟方法对爆炸焊接的LY12/Al/LY12层合材料中纯铝中间层在不同界面强度错配比条件下裂端应力场及韧脆转变行为进行了研究。结果表明:在双侧硬铝约束下,界面强度错配比增加对裂端应力三轴度及其分布具有显著影响,裂端前沿应力三轴度的提高对中间纯铝层韧脆转变起主导作用,在一定应力三轴度及最大主拉应力条件下,裂端前沿将发生脆性解理启裂。     

FATIGUE CRACK PROPAGATION OF SQUEEZING 19v.-%-SiCw / 6061Al COMPOSITES UNDER (Ⅰ+Ⅱ) MIXED LOADING

研究了挤压１９ｖｏｌ－％ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料在（Ｉ＋Ⅱ）型复合应力作用下疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹扩展时的偏转角。用扫描电镜观察了与预测裂纹相邻的裂纹扩展区的口形貌。结果表明，在（Ｉ＋Ⅱ）型复合应力作用下，裂纹沿最大主应力方向扩展；当ΔｋＩ和ΔＫⅡ共同达到一特定值时，裂纹开始扩展；裂纹偏转角不同，扩展阻力出不同。     

低周疲劳下16MnR微孔的裂纹萌生与扩展

采用宏观与微观结合的方法,在疲劳试验机上进行疲劳试验,在光学显微下观察裂纹的起裂与扩展.研究了压力容器用钢16MnR在低周疲劳下微孔(40～200μm)的裂纹萌生与扩展规律.研究表明裂纹的萌生机制:滑移带启裂和疏松带启裂,前者由剪应力起主要作用,后者由正应力起主要作用.而滑移带的局部性和裂纹开叉是低周疲劳下微裂纹的两大典型现象.微观缺陷尺寸、应力水平对疲劳寿命有显著影响,当应力水平较低时,微孔尺寸对寿命的影响明显.而当应力水平较高时(超过屈服极限),孔径对寿命的影响不敏感.在同一应力水平下,微缺陷尺寸存在临界值dt,当d＞dt时,疲劳寿命下降很多.     

编织复合材料的裂纹损伤与增长行为研究

本文利用数字散斑相关方法对玻璃纤维/环氧树脂编织结构复合材料在三点弯曲载荷作用下裂纹损伤演化、增长的力学行为进行了实验研究，记录了裂纹尖端局域场形变的散斑图像，提取了不同加载水平下的位移场，确定了裂纹扩展过程中其尖端的应力强度因子与能量释放率变化规律；从编织复合材料的宏细观方面，分析了裂纹的损伤变形及其扩展机理。     

复合型裂纹起裂角厚度效应的实验研究

完成了飞机结构铝合金LC4CS的2、4、8和14mm四种不同厚度试样在I+II复合加载条件下的复合型断裂实验,系统分析了厚度和复合载荷对裂纹起裂角的影响,揭示了常用复合型断裂准则的厚度适用范围,用三维断裂理论对结果进行了讨论。结果表明:复合型裂纹起裂角具有明显的厚度效应;最大周向应力准则能够准确预测薄试样和厚试样(厚度为2 mm 和14 mm)在各种复合加载条件下的起裂方向,但是不适用于中间厚度的试样,尤其是8 mm厚度的情况。最大三轴应力准则试图考虑裂纹尖端三维约束对裂纹起裂的影响,但是结果并不理想。最小应变能密度因子理论的预测结果与最大周向应力准则的预测结果非常接近,但同样不能预测8mm厚度试样的起裂方向。非常有必要建立一个普遍适用的三维复合型断裂准则。     

传动箱体的裂纹扩展

某特种车辆的传动箱体是个易损件.在实测载荷的基础上,用断裂力学原理和疲劳强度理论,计算了在程序载荷作用下,箱体危险部位稳定扩展和失稳扩展的启裂裂纹长度和临界裂长度及裂纹扩展寿命占总寿命的比例,为其损伤容限设计和耐久性设计提供了基本依据.     

挤压态SiCw／LD2复合材料中（Ⅰ十Ⅱ）复合型疲劳裂纹的扩展

研究了挤压１９Ｖｏｌ─％ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料在（Ⅰ十Ⅱ）型复合应力作用下疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹扩展时的偏转角．用扫描电镜观察了与预制裂纹相邻的裂纹扩展区的断口形貌．结果表明，在（Ⅰ十Ⅱ）型复合应力作用下，裂纹沿最大主应力方向扩展；当△ｋⅠ和△ｋⅡ共同达到一特定值时，裂纹开始扩展；裂纹偏转角不同，扩展阻力也不同     

焊接接头中的裂端应力三轴性

采用弹塑性有限元方法研究了平面应变条件下裂位于焊缝中心不同强度匹配和裂纹深度焊接接头的裂端应力三轴性。结果发现,与均匀材料相比,同等载荷水平下,高匹配接头裂端应力三轴性降低,低匹配接头裂端应力三轴性升高;随裂纹变浅,应力三轴性降低,强度匹配的影响也更为显著。从焊缝和母材塑性变形与应变硬化交互作用方面进行了解释。     

水力冲击混凝土裂纹扩展机理及CT尺度损伤研究

借助CT扫描技术对水力作用下混凝土的细观破裂状态进行全方位检测。结合液固碰撞理论,阐释了水力冲击下混凝土内部"V"状锥形破碎核、表面裂纹、环向裂纹等致裂态形成的力学过程,探讨了混凝土"启裂-扩展-溃裂"不同破坏阶段的致裂机理,揭示了5种典型水力致裂裂纹的扩展特征和力学机制。通过对CT扫描图像进行直方图均衡化、阈值分割处理,利用提出的基于图像灰度值的损伤表征方法,进一步研究了水力冲击混凝土内部CT尺度损伤分布特征,定量地指出水力强冲击作用会在混凝土未破碎区的骨料与砂浆基体过渡区形成明显的损伤,并且距离致裂裂纹越近,损伤劣化程度越严重。     

热暴露对γ-TiAl合金表面缺陷损伤容限的影响

研究了热暴露(700℃,10 000 h)对高强度全片层γ-Ti Al合金Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B表面缺陷损伤容限的影响,采用扫描电子显微镜研究了热暴露导致γ-Ti Al合金的显微组织变化,并将之与在交变载荷下的表面短裂纹行为和长裂纹扩展行为联系起来.研究发现,在热暴露后,该合金的疲劳强度提高,且长疲劳裂纹启裂门槛值改善,但热暴露导致该合金短裂纹效应的尺寸范围明显增大.采用Kitagawa-Takahashi线图的形式总结和分析了实验结果,分析了热暴露引起的疲劳强化、疲劳失效的非安全短裂纹的尺寸变化以及长裂纹的启裂门槛值的变化,定量确定了热暴露对表面缺陷的损伤容限.长期热暴露所导致的材料内部应力释放、偏聚缓解、缺陷钝化显著影响裂纹尖端的应力状态,更有利于增大长裂纹的启裂抗力并减缓长裂纹的扩展速率.     

Ti-Cu层状复合材料静态载荷下变形与失效机制

利用水下爆炸焊接法制备了Ti-Cu层状复合材料。为研究Ti-Cu层状复合材料静态荷载下变形和失效机制，对Ti-Cu层状复合材料进行了室温条件下单轴拉伸实验和预制裂纹的三点弯曲实验，并与Ti单层板和Cu单层板进行对比分析，采用SEM观察断口形貌。通过拉伸和三点弯曲实验后的微观分析表明:在拉伸实验中，Ti-Cu层状复合材料的破坏是由于多方向应力耦合作用，加工硬化和界面效应使其拉伸强度远高于Ti单层板和Cu单层板；在预制裂纹的三点弯曲实验中，Ti-Cu层状复合材料的断裂是多重损伤失效相互作用的结果。Cu层形成大量的滑移带和变形带，Ti层产生大量的微裂纹，Ti-Cu层状复合材料由于多种损伤累积，形成一种特有的沿基体和界面交替传播的裂纹形态；相对于均质金属，Ti-Cu层状复合材料复杂的变形和失效行为是其力学性能提高的重要原因。      

缺口状态对SiC／LY12复合材料短纹疲劳行为的影响

研究峰值时效状态下ＳｉＣ／ＬＹ１２复合材料及ＬＹ１２铝合金不同缺口状态下的敌裂纹扩展行为，结果表明：在尖缺口及钝缺口状态下，短裂纹扩展的均表现为“马鞍”型特征；尖缺口下，ＳｉＣ不利于材料疲劳性能，钝缺口下，ＳｉＣ有利于材料疲劳性能，用闭合效应和缺口根部塑性区大小解释了缺口状态对短裂纹扩展的影响。     

CRYOGENIC MECHANICAL PROPERTIES OF Al─Li SINGLE CRYSTAL

Ａｌ－Ｌｉ单晶体（７７Ｋ和２９３Ｋ）的塑性流变行为表明，Ａｌ－Ｌｉ单晶体的极限拉伸率度σｂ和最大均匀应变εｂ在低温下有所提高；形变硬化率ｄσ／ｄｅ和形变硬化指数ｎ的增加表明其均匀变形能力得以提高：Ａｌ－Ｌｉ中的锯齿流变（ＰＬＣ）效应与δ粒子和固溶Ｌｉ原子均有联系。     

塑性约束对断裂韧度的影响

用三种钢材研究了不同ａ／Ｗ值对对ＣＯＤ和Ｊ积分值的影响,实验结果表明：浅裂纹的Ｊｉ及δｉ值远大于深裂值,用滑移线场理论及双参数断裂理论分析了塑性约束对断裂韧度的影响,并指出其在工程实际上的应用价值。     

正交异性层板加载孔的变形与断裂分析

本文用云纹法着重对正交异性层板加载孔的变形与断裂行为进行了分析和研究,描述了加载孔的线弹性段、突然起裂段、裂纹稳态扩展段以及失稳扩展段的位移场与应变场的突变,给出了载荷—裂纹长度曲线、载荷—最大应变曲线,载荷—张开位移曲线以及裂纹张开角。在起裂以前,云纹法和线性有限元法的结果较好地吻合;起裂后,云纹法描述了材料的非线性特性。      

不同体积分数SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形仿真

应用ABAQUS软件对SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形进行仿真研究,得出了载荷施加位置、SiC颗粒体积分数对SiC_p/Al复合材料薄壁板变形及应力的影响规律。结果表明:随载荷施加位置沿约束方向从薄壁板的中间向端部移动,薄壁板的最大变形和最大应力增加趋势越来越明显;随着载荷施加位置距约束端距离的增加,薄壁板的最大变形和最大应力呈增加趋势。随着SiC颗粒体积分数从5%增加到40%,薄壁板的变形和应力均变化不大,当体积分数从40%增加到56%时,应力明显减小,载荷作用位置距离约束端越远,最大变形减小的趋势越大。     

考虑损伤的蠕变问题的变形场与损伤场

本文研究了考虑损伤的蠕变介质的变形场与损伤场的解。求得了下列三个问题的新解:(1)考虑损伤的指数律蠕变材料在小损伤条件下的变形场与损伤场;(2)幂律蠕变材料在大损伤条件下的裂纹尖端场;(3)全耦合蠕变损伤的圆柱扭转问题的变形场与损伤场,这三个新解均可用解析的形式表达。     

止裂层对陶瓷复合防弹插板冲击损伤行为研究

目的 研究冲击载荷下迎弹面覆盖止裂层的复合防弹插板陶瓷面板碎裂机理和抗侵彻性能。方法 对所设计的复合防弹插板进行空气炮打靶试验,构建冲击仿真有限元计算模型。结合试验和数值模拟,研究覆盖环氧树脂、凯夫拉平纹织物止裂层及无止裂层复合防弹插板的抗侵彻性能,分析不同冲击速度下复合防弹插板陶瓷损伤失效过程。采用内聚力单元对止裂层和陶瓷之间的黏结区域进行建模,分析黏结程度对陶瓷损伤和失效的影响。结果 止裂层表面约束的陶瓷在冲击过程中产生的径向裂纹随着撞击点附近的环向拉应力波的传播而延伸。止裂层黏结作用增强时,陶瓷的冲击缺口面积增大,但质量损失基本不变;迎弹面止裂层未对侵彻过程中子弹动能和复合防弹插板背凸情况产生显著影响。结论 止裂层在一定程度上能减少陶瓷质量损失,但也会造成更多的损伤,这种现象在高速情况下较为明显,且凯夫拉平纹织物止裂层所造成的损伤更多。相关研究工作可为陶瓷复合防弹板的设计提供参考。     

扩展裂纹端变形的有限元计算结果和分析

本文使用与试样几何、加载类型一致的模型,用节点漂移和节点松驰相结合的方法模拟裂纹扩展,进行了扩展裂纹端变形的弹塑性有限元计算。结果表明,在裂纹稳定扩展过程中,裂尖后方微小距离γ_m处,裂纹上、下表面间的张开位移δ_m和裂尖张开角(CTOA)_m均为常值,与实验结果相符。这说明控制裂纹扩展的因素是δ和CTOA,它们应是描述裂纹稳定扩展过程的参量。     

爆炸载荷下边界锐V型切口尖端裂纹扩展行为

为了研究爆炸应力波作用下板条边界锐V型切口端部的动态扩展行为,采用动态焦散线实验方法,进行了爆炸载荷下板条边界锐V型切口端部裂纹扩展规律的实验研究.研究结果表明,爆炸应力波作用下,板条试件边界锐V型切口端部的扩展过程中,裂纹扩展速度、加速度和切口端部动态应力强度因子随时间是波动变化的.扩展速度最大值达到210m/s,裂...