缺口对7A85铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响

在光滑试样表面预制深度为0.1 mm和0.2 mm的环状缺口，研究了不同缺口尺寸对7A85铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响，并分析了7A85铝合金含缺口试样的疲劳断裂机理。结果表明，随着缺口深度由0 mm增加至0.2 mm, 7A85铝合金试样的抗拉强度、断后伸长率和疲劳强度分别下降了6%、47.5%、44.4%。缺口对7A85铝合金塑性的影响远大于拉伸强度，且其抗拉强度与疲劳强度呈线性关系。试样疲劳缺口系数随着缺口尺寸和循环次数的增加而增大。7A85铝合金试样的疲劳裂纹源通常是富铁的第二相颗粒，环状缺口根部应力集中促进了多疲劳裂纹源萌生，多个裂纹源同时扩展使得试样有效承载面积快速减少，导致疲劳寿命急剧缩短。     

FGH95缺口小试样高温拉伸和蠕变断裂性能

对FGH95平板小试样和缺口小试样高温拉伸和蠕变实验结果进行了分析,并对各个加载工况的应力应变及三轴应力因子TF分布进行了有限元计算.对具有相同最小截面的试样,拉伸名义断裂应力与名义应力集中因子Kt和弹性三轴应力因子TF成线性关系."钝"缺口和"尖"缺口对蠕变断裂分别起到了硬化和软化作用,有限元计算表明"尖"缺口试样的缺口根部有强烈的轴向应力集中和高的TF值,一些研究得出的对于韧性材料,较高的TF值将导致较长的蠕变寿命的结论,对FGH95缺口小试样是不适用的,三轴应力因子的大小不能用来判定蠕变断裂寿命的长短.断口SEM分析结果表明缺口引起的应力集中导致缺口试样断裂方式与平板试样不同.     

Stellite12钴基合金热循环冲击前后拉伸断裂机理研究

对不同缺口的Stellite12钴基合金试样(700℃/20℃进行不同次数的热循环冲击和未冲击)进行原位拉伸,并结合试验数据的分析以及断口形貌的扫描电镜观察,分析了Stellite12钴基合金热循环冲击前后的拉伸断裂过程和断裂机理。结果发现:热循环冲击后不同半径试样的断裂过程略有不同,热循环冲击后的小圆弧缺口试样在缺口根部产生表面微裂纹,试样边缘及微裂纹两侧产生氧化微孔;原位拉伸时,该试样热冲击过程产生的裂纹先向试样厚度方向扩展,待厚度方向贯通,然后裂纹尖端的基体发生变形、黑相(白相)穿晶开裂、少量沿氧化微孔裂开,试样瞬间发生断裂;而经历热循环冲击后的大圆弧试样表面并未产生明显的裂纹,拉伸加载过程经历大圆弧根部基体变形、黑白相内开裂、边缘氧化微孔张开,试样突然断裂;对于未冲击试样,在加载过程中,试样的断裂过程经历基体变形、黑白相内部开裂,能量聚集到一定程度试样突然断裂。对于未热冲击的三种不同试样其断裂过程基本类似,仅仅是由于小圆弧半径的试样应力集中程度更大,从而使得其断裂应力低于平板以及大圆弧试样。     

爆炸焊接不锈复合高强钢的断裂韧性

本文研究了SUS304不锈钢和HT80高强钢爆炸焊接复合板的断裂韧性。为了搞清冶金性质及复合结构对断裂韧性的影响。沿着复合板厚度的不同部位,切取均质和非均质试样,进行了夏比V型缺口试验与弯曲COD试验,这些试样的缺口根部或预裂纹前沿平行于板材表面。夏比V型缺口试验中,试样断裂时所消耗的能量与缺口根部的起裂能量,受到缺口根部的材料的影响及试样的净载面中两种不同钢种的厚度比的影响。在预裂纹位于不锈钢侧的非均质试样的静态弯曲试验中,虽然在整个试验温度范围内,预裂纹尖端处发生了塑性断裂,但是在预裂纹扩散之前,在焊接界面附近的高强钢中就发生了断裂。就裂纹起始而论,如果能测量出交界区首先起裂时的临界COD,以及断裂首先出现在预裂纹顶端处时的拉伸区宽度,则这二者分别可以成为一种断裂韧性参数。在预裂纹位于高强钢侧的非均质试样中,在低温下尚未发生塑性断裂的临界COD及在整个温度范围内的伸展区宽度,均可能作为断裂韧性的参量。因为断裂韧性基本上取决于包含预裂纹尖端的材料,即高强钢。     

金属缺口拉伸持久试样应力集中系数的选择

一、前言 在航空工程中受力件往往存在着键槽、销孔、榫槽、螺纹、尖角等,材料本身也不可避免地存在各种裂纹、疏松、非金属夹杂等内部微观缺陷,以及压痕、划伤、磨坑等表面宏观缺陷。而这种缺口、缺陷的存在,引起了应力分布的不均匀,产生了应力集中。衡量应力集中的程度用“应力集中系数”K_t表示。 不同的材料对同样的缺口或同样材料对不同缺口,其应力集中敏感程度是不同的。材料对缺口应力集中敏感度的差异,将影响材料的使用和发挥其最大的效能。所以在零件设计中,只有材料光滑试样的强度、塑性指标是不够的,还需有带缺口的试样在应力集中状态下的强度和塑性的指标。 本文用不同的方法计算了英、美、苏、西德等国家缺口持久试样的应力集中系数K_t值,并用不同缺口持久试样,对缺口持久性能的影响     

高锰奥氏体低温钢晶界断裂应力的测定

采用７７Ｋ低温四点弯曲缺口试验造成高锰奥氏体低温钢的沿晶界断裂，利用有限元对缺口塑性区应力分布的分析结果，同试样在纯弯曲载荷下断裂时缺口处的应力集中系数Ｑ，进而求出材料的晶界断裂应力。     

不同强度可焊结构钢大型拉伸试验的评定及与其它试验方法的比较

本文采用大型拉伸试验、V-型缺口弯曲试验和无缺口小型试样研究RSt 37-2、St 52-3、22NiMoCr37、StE 47和StE 70钢的温度与屈服强度、解理断裂强度及缺口侧壁的塑性伸长和塑性位移的关系,阐述了評定标准、特征温度T_(gy)、T_s、T_d、塑性应力集中系数以及T_(gy)的可用性。     

L245无缝钢管在4MPa氢气环境下的氢脆敏感性研究

为了考察低钢级管线钢在中压氢气环境下的氢脆敏感性，采用光滑和缺口试样慢拉伸试验方法，结合宏观和微观断口表征与分析，研究了L245钢在空气和4 MPa氢气中的氢脆敏感性。结果表明：L245钢光滑试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和延伸率的损失率分别为5.2%、4.8%和-0.1%,而缺口试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和拉伸位移的损失率分别达到19.1%、45.6%、15.4%,即发生了氢脆。L245钢光滑试样在空气介质中的慢拉伸断裂方式为韧性断裂；开缺口后起裂源开始于缺口位置，然后以准解理断裂的方式向内部扩展，加速试样断裂过程，但整体仍然表现为韧性断裂。相比之下，当L245钢光滑试样在4 MPa氢气环境中时，会在颈缩位置产生裂纹源；开缺口后，从缺口位置向内部产生的准解理断裂区域显著增加，使得断裂过程急剧加快，而心部则发生了氢致韧断。开缺口后L245钢在4 MPa氢气中的断裂方式为准解理断裂与氢致韧断相结合。     

金属材料力学性能试验 第五讲 冲击试验

1 概述 1.11 材料的韧性和冲击韧性 众所周知,强度和塑性是金属材料的两个基本的力学性能。在零部件的实际工作中,除了对材料的强度和塑性提出要求外,还会对材料的韧性提出一定的要求。 韧性的定义是材料在变形和断裂过程中吸收能量(以外力作功来衡量)的一种性能。按照这一定义,韧性可分为: 1)静韧性 即在静载荷(拉伸、压缩、弯曲和扭转)下材料经历弹性变形、塑性变形和断裂时所吸收的能量就叫做材料的静韧性。 2)冲击韧性 即在冲击载荷下材料吸收的能量A_k除以试样缺口根部的面积所得的商,称为材料的冲击韧性,记为a_k。 3)断裂韧性 在试样上预制一条裂纹,然后在静载下(拉伸或弯曲)使其变形直至断裂,再按一定的公式计算出材料的断裂韧性。     

金属材料拉伸试验的缺口效应

通过拉伸试验研究了在缺口效应影响下塑性金属材料试样不同截面处的塑性变形规律及其他常规力学性能指标。结果表明：试验金属材料缺口拉伸中试样的塑性变形主要集中在缺口附近局部区域,同时探讨了增加缺口塑性这一新的性能指标及建立相关试验标准的必要性。     

喷射成形7055铝合金的应力腐蚀性能研究

以喷射成形7055铝合金为研究对象,通过室温拉伸、光学显微镜和扫描电镜等分析方法,研究了载荷应力和浸泡时间对7055铝合金腐蚀性能的影响。研究结果表明,随着应力载荷的提高、腐蚀时间的延长,试样的强度并未出现明显的下降,但材料的塑性明显降低。腐蚀应力越接近材料的屈服强度,塑性下降越明显,抗拉应变和延伸率均降低,在腐蚀液中,极化曲线测试也表现出同样趋势。试样表层部分区域有明显的点蚀和晶间腐蚀空洞。拉伸时,腐蚀缺口处会产生明显的应力集中成为起裂源,导致材料塑性下降,从拉伸断口分析可知,断口边缘被腐蚀区域为明显的沿晶断裂。     

S355、Q345D的低温力学性能

以S355、Q345D为对象,研究了两种材料自室温至-100℃温度范围内的力学性能及断裂机制.结果表明两种金属材料的断裂韧性则随温度的降低而降低;屈服强度、抗拉强度则随温度的降低而升高.断面收缩率、延伸率以及缺口敏感系数均未出现明显降低的现象.由于试验材料塑性很好产生缺口强化效应,使得缺口材料的抗拉强度高于光滑试样.从微观机制上看,随着温度的降低,材料的微观断口形貌由韧窝状逐步转化为准解理.     

单轴拉伸状态下V型切口的应力集中系数

为统一单轴拉伸状态下相同应力集中系数的V型切口形状尺寸设计,以提高缺口试样试验结果的可比性。比较分析目前拉伸试验、疲劳试验和持久试验等标准方法规定使用的试验切口形状尺寸以及计算公式。通过疲劳试验数据结果,依据缺口疲劳系数值和应力集中系数的拟合关系,验证最新修订版的ISO 204标准与DIN 743-2——2000标准给定的公式更适合V型切口形状试样的应力集中系数值计算。并提出以统一的计算公式和切口形状尺寸比例作为设计遵循的准则,提高单轴拉伸状态下缺口试样测试材料缺口敏感性结果的可比性。     

钨合金材料动态拉伸性能与微观断裂机制关系的研究

测定了光滑和缺口钨合金材料在不同应变率下动态拉伸性能的变化规律，观察了材料断裂的微观机制。结果发现，光滑试样具有正应变率效应，缺口试样具有负应变率效应，在不同应变率下，两种试样的断裂方式没有明显的差别。     

铜基复合粉末高压扭转成形组织性能研究

目的研究压力和成形温度对材料强度及塑性的影响。方法将按照合金配方调配好的铜铝混合粉末,置于限制型高压扭转模具型腔中,进行大塑性变形,采用金相显微镜分析了压力和扭转圈数对所制备的试样显微组织的影响,并对制备试样进行了室温拉伸力学性能测试。结果提高压力和成形温度,即使扭转圈数较少也可以获得细化均匀的显微组织,可以获得拉伸断裂强度较大的材料;材料断裂机理为混合断裂。结论高压扭转法可以制备抗拉强度较大的铜基合金试样。     

薄板和厚板材料中不同裂纹形状的断裂分析

本文导出了与破损时线弹性应力强度因子弹性名义破损应力和两种材料参数有关的两参量断裂准则。断裂准则以前用于拉伸裁荷条件下簿板和厚板试样表面开裂和穿透裂纹的数据分析。本文的断裂准则则应用于中心裂纹拉伸试样、紧凑试样和缺口弯曲断裂试样,这些试样用钢、钛或鋁合金制成,在室温下进行试验。断裂数据包括了宽范围的裂纹长度、试样宽度和厚度。所分析的材料具有一个宽范围的拉伸性能。用此准则计算的破损应力与试验破损应力相当吻合(±10％)。同时还发現,此准则与不同试样类型(如中心裂纹拉伸试样和紧凑试样)所取得数据相关;对于同样材料、厚度和试验温度来说为±10％。     

AA5182铝合金两步高速拉伸的试样设计及其性能研究

目的 提高铝合金塑性成形性能,解决高速成形贴模缺陷.方法 设计一种两步高速拉伸试样,在液压式伺服高速拉伸机上开展2次拉伸实验,并采用非接触式光学测量技术(Digital image correlation,DIC)测量全场应变,利用数值模型确定拉伸速度,获得期望的预拉伸应变率和应变.将单次高速拉伸性能与2次不同应变率和预应变下的高速拉伸性能进行对比.结果 铝合金材料在2次高速拉伸下的性能明显好于单次拉伸,抗拉强度增加了10％,断裂应变增加了14.5％.结论 设计的试样能满足2次高速拉伸的要求,试样预拉伸区域的尺寸和拉伸速度会影响试样的预应变、预应变率以及最终的断裂应变.     

高强钢板拉伸试验断裂位置偏移影响因素

从试样制备、试验机同轴度、试样夹持及试样材料等4个方面对影响高强钢板拉伸试验断裂位置偏移的因素进行了分析和讨论。结果表明:前3个因素都会造成拉伸试样断裂位置发生偏移,进而导致拉伸试验无效,最后一个因素则会导致材料塑性指标的波动;因此试验室应保证试样制备的精确性、试验机的同轴度以及试验人员的标准化操作,同时注重生产工艺参数的控制。     

耐热钢时效后韧度与强度变化的机理

采用冲击试验仪器化试验方法和拉伸试验方法对汽轮机缸体用耐热钢不同状态（未经时效、经过593℃时效5600h）的动态断裂韧度及抗拉强度和塑性进行了研究,同时进行了SEM和物相分析。结果表明,在不同试验温度条件下,与未时效相比,经时效后材料的KId值和断口的侧膨胀值均有所降低;抗拉强度稍有增加,塑性略有降低。在时效试样的晶内与晶界处碳化物数量略有增加,主要是含铬的M23C6相有微量从基体中弥散析出;部分碳化物颗粒发生聚集和长大,试样中第二相平均粒径相对稍大。     

一种微尺度有序增强复合材料的制备及其力学性能表征

选择聚氨酯改性环氧树脂作为基体,利用微加工工艺制备了一种以电镀镍丝作为增强体的微尺寸有序增强聚合物基体复合材料。ANSYS有限元仿真结果表明基体完全包裹增强体能够很好地缓解应力集中,当增强体的排布角度为45°,体积含量为62.5%时,复合材料变形过程中应力集中程度相对最弱。对制备的微尺寸复合材料进行了DMA拉伸测试,结果表明相比单一的聚合物基体材料,有序增强复合结构材料的抗拉强度和弹性模量分别约提高了4倍和3倍,最后,通过扫描电镜观察了试样断口,对其拉伸断裂过程进行了合理分析。