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。     

单轴加载下含共面双节理双层复合类岩试样的力学行为与破坏特征（英文）

为研究节理与层理面对裂隙层状岩体裂纹演化的共同作用,对不同层理面倾角下,含多角度共面双节理的双层复合类岩试样进行单轴压缩试验和数字图像相关试验。由试验结果可知,层理面和节理对应力-应变曲线特征和强度参数有显著影响。试件的破坏模式分为4种不同类型。层理面的存在抑制了岩桥区域裂纹的贯通,层理面倾角的变化对裂纹扩展路径和破坏模式的转变有较大影响。对于层理面倾角为30°和45°的试件,节理倾角越大,层理面对试件破坏特征的影响越小。此外,观测到一种从层理面上萌生并且更容易在试件上层扩展的拉伸裂纹。     

SiC晶须有序添加角度对Si3N4基体陶瓷的增韧效应

对晶须添加的方向角效应进行了研究,对裂纹尖端后方晶须桥连角度引起的应力重新分布进行了有限元分析,得到晶须添加角度不同时Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料的裂纹尖端和晶须附近区域的应力应变场。分析表明,试件在Ⅰ型加载受力状态下,当添加晶须的轴向垂直于裂纹面时,晶须在裂纹尖端后的桥接所引起的能量耗散作用最大,添加效果最优,使材料达到较好的增韧效果。当添加晶须与裂纹面法向形成角度θ时,随角度θ的增加,裂纹尖端拉应力增加     

激光透射焊接聚碳酸酯温度场模拟与分析

以聚碳酸酯(PC)为研究对象,利用ANSYS的APDL语言构建了三维瞬态有限元模型,分别采用体热源模型和面热源模型研究了不同功率下的焊接温度场,得到了三维温度场分布,并将模拟结果进行对比。结果表明,面热源下温度场在两试件中呈对称分布,最高温度位置在焊缝中心;体热源时吸收试件热影响区大于透过试件的,最高温度位置在焊缝下方吸收试件中。应用半导体激光器进行了透射焊接试验,对试验结果和仿真模拟结果进行了对比与分析,体热源模型得到的焊缝热影响区形貌与试验热影响区形貌较为接近。并且采用体热源加载方式对w(炭黑)0.1%和w(炭黑)0.15%的温度场进行了研究,得出炭黑含量对焊缝形貌和最高温度以及其位置都有影响。     

铝合金纯Ⅲ型裂纹断裂韧性实验及数值模拟研究

对中部开环绕裂纹的圆柱形铝合金试件进行扭转实验,实验过程中裂纹前缘会受到面内剪应力作用下而产生Ⅲ型裂纹起裂,并测得铝合金的Ⅲ型断裂韧度。另外,通过有限元数值计算,可获得裂纹尖端附近的应力场,根据断裂力学理论可推算出试件的Ⅲ型裂纹断裂韧度。比较两种方法得到的断裂韧度值,从而获得实测值与数值解的一致性,这可为铝合金抵抗Ⅲ型裂纹断裂破坏提供依据,同时也为其他材料Ⅲ型裂纹断裂韧性的求解提供参考。     

涡流脉冲热像技术中传热学分析与数值模拟

涡流脉冲热像技术中,对含裂纹被测试件施加短时高频电流激励,裂纹面因涡流积聚会产生瞬时热量,进而由热传导引起试件表面温度分布的变化。为了分析裂纹传热特性,建立了涡流分布模型和简化传热模型,探索了试件表面温度分布的特点。制作了一系列含不同长度的贯穿疲劳裂纹金属试件,深入研究了裂纹区域热响应和裂纹长度之间的关系。数值模拟和实验结果表明:在特定的检测条件下,裂纹区域热响应与裂纹长度接近线性关系,满足正相关性,从而证明了简化传热模型的正确性。研究成果丰富了涡流脉冲热像技术的传热理论,为该技术的工程实践奠定了理论基础。     

含夹杂粉末冶金材料拉伸试件的损伤分析

采用Gurson本构方程对含有夹杂的粉末冶金材料拉伸试件进行有限变形塑性损伤分析.研究了不同位置和不同形状的夹杂对基体空穴长大、形核、应力分布、裂纹萌生及材料的破坏特性的影响.数值模拟结果表明:夹杂位置和夹杂形状对空穴体积增长分数和空穴成核率有着显著影响,夹杂形状和位置对基体破坏作用明显,可以推论对粉末冶金材料件的使用寿命有明显的影响.     

脆性岩石高温剪切（Ⅱ型）断裂的微观机理

采用剪切盒和扫描电镜实验研究脆性岩石的高温剪切(Ⅱ型)断裂特征及微观机理,并通过密度、单轴压缩实验研究岩石高温的物性和力学性能.实验表明:在高温加载下,胶结物材料的干脱和岩石内部微裂纹的形成、发育,这两种因素共同影响着岩石的弹性模量、抗压强度、断裂峰值荷载,前者占主导地位起强化作用,后者占主导地位起弱化作用,临界温度为250℃.在高温剪切盒加载下,岩石发生沿原裂纹面断裂破坏,裂纹核随着温度增加而增大,断口多为穿晶断裂.晶面上具有多而密的平行线条纹和较多的岩屑等典型的剪切破坏特征,表明岩石破坏为剪切断裂(Ⅱ型).     

基于DISL方法的硬岩矿柱脆性破坏数值模拟

以板裂为表现形式的岩石脆性破坏行为是深埋硬岩岩体开挖卸荷造成的典型围岩破坏现象。在简要比较4种硬岩脆性破坏数值模拟方法的基础上,基于损伤启裂-板裂界限(Damage initiation and spalling limit,DISL)模型,借助FLAC^3D开展硬岩矿柱原位压缩及单轴压缩数值模拟,探讨DISL方法的适用性并进一步探究硬岩矿柱的脆性破坏过程及其特征。结果表明:原位压缩模拟中,当卸荷总时步大于某一临界数值时,矿柱两侧发生V形破坏,进而矿柱整体形成沙漏状;不同均质度下屈服破坏单元主要分布在V形破坏区内及周围,其分布范围受低围压区及张拉区范围的控制;V形剪切带主要以拉剪破坏为主,剪切带内部靠近矿柱边壁一侧,伴有张拉破坏单元;单轴压缩模拟中,峰后阶段矿柱两侧仍然产生V形破坏,并且张拉裂隙的形成范围受剪切带控制。     

X65管线钢焊接接头H2S应力腐蚀研究及其有限元数值分析

在X65管线钢H2S应力腐蚀试验的基础上，建立了三维弹塑性有限元模型．通过三维弹塑性有限元的数值分析，得到了裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征．通过对X65管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响其应力腐蚀影响因素提供了实验依据．并根据楔形张开加载恒位移试样得出了X65管线钢焊接接头的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率，其应力腐蚀试验结果在有限元数值分析中得到了验证。     

钛合金BT9低周疲劳变形结构的研究

在室温下对钛合金BT-9单轴拉压及多轴非比例载荷的低周疲劳试验后．利用扫描电镜及透射电镜对材料的疲劳变形结构进行观测。结果表明：在单轴加载条件下,断口的形貌为韧窝。在非比例加载条件下,断口的形貌为准解理断裂和解理断裂。随着非比例载荷程度（相位角）的增大,断口的形貌由蜂窝状韧窝向河流花样的解理断裂形貌方向发展。     

TC11钛合金应变率相关的拉伸行为

为了获取TC11钛合金拉伸性能随应变率的变化规律,对该材料开展了宽应变率范围下的单轴拉伸试验。结果表明,随着应变率从准静态增加到动态,TC11钛合金的屈服强度略有上升,而应变硬化模量下降。此外,在准静态和动态拉伸下,TC11钛合金均发生了剪切断裂,但动态断裂面上韧窝尺寸小于准静态断面上韧窝尺寸。进一步对材料在变形过程中的温升进行了分析,结果发现,高应变率下材料断裂面上更小尺寸的韧窝和材料更容易发生应变软化归因于动态加载情况下材料中产生了更高的温升。     

固溶氮原子对不锈钢单轴及多轴低周疲劳特性的影响

对３１６Ｌ和３１６ＬＮ不锈钢进行了单轴拉压及多轴非比例加载低周疲劳实验研究,分析了固溶的氮原子对单轴及多轴非比例加载低周疲劳特性及其微结构的影响。结果表明,固溶的氮原子增大了不锈钢铁的单轴循环软化程度及非比例循环附加强化程度,延长了不锈钢的单轴拉压低周疲劳寿命,但却缩短了不锈钢的多轴非比例加载低周疲劳寿命,固溶的氮原子对单轴及多轴低周疲劳密度位错结构的形成具有明显的抑制作用,利用Ｍｏｅｓｓｂａｕｅ     

Effect of loading type on S-N fatigue behavior of SPRC340 steel sheet

In the present study, the effect of loading type on S-N fatigue behavior was examined using a 0.7 mm thick SPRC340 (Fe-0.08C-0.7Mn-0.5Si-0.12P-0.03S) steel sheet product. In contrast with the commonly held belief that the apparent fatigue resistance under bending is higher than that under uniaxial loading, the present specimens tended to show lower fatigue resistance under bending than under uniaxial loading. This trend appeared to be associated with several factors, including multi-site crack initiation on both sides of the specimen in bending, increasing error in the elastic bending stress calculation, and cyclic hardening during fatigue. The effects of loading type, including uniaxial loading and bending, on the S-N fatigue behavior are discussed.     

高层建筑深基础周围岩体在不同加载速率的细观特性研究

为研究高层建筑深基础周围岩体在加载机制下的细观力学特性,文章以辽宁某在建房建项目为工程背景,采用颗粒流数值模拟方法对该深基础围岩(砂岩)在不同加载速率下进行单轴压缩试验研究。结果表明:随着加载速率的逐渐增大,砂岩的单轴抗压强度、弹性模量、峰值径向应变和轴向应变均呈逐渐增大的趋势;相同加载速率下,试样表现出显著的拉伸破坏模式。随着加载速率的逐渐增大,砂岩破坏时随产生的裂隙数呈逐渐减小变化趋势,加载速率由0.5 mm/s增大至2.5 mm/s,拉伸裂隙减幅为9.65%,剪切裂隙减幅为17.05%,表明加载速率对剪切裂隙的影响更加显著。     

304不锈钢的高温单轴应变循环与棘轮行为

对３０４不锈钢分别进行了高温单轴奕变控制和应力控制下的系统循环试验,揭示和分析了循环应变幅值,应变幅值历史以及温度历史对循环特性的影响以及应力幅值,平均应力及其历史对循环蠕变（棘轮效应）的影响,研究表明,无论单轴应变循环特性还是非对称单侧应力下的棘轮效应不但依赖于当前温度和加载状态,而且依赖于其加载历史,得到３０４不锈钢高温单轴循环行为的一些有意义的结果。     

304不锈钢钎焊板翅结构疲劳断裂机理分析

对304不锈钢板翅结构进行疲劳试验,分析疲劳断裂机理.疲劳裂纹从上钎角萌生,然后向翅片扩展,最终导致失效.在钎焊过程中,钎角处生成了较多的脆性化合物,且钎角处应力高度集中,使得裂纹从钎角萌生.疲劳裂纹的扩展经历了4个阶段:(1)裂纹在循环载荷作用下,在钎角脆性化合物启裂;(2)裂纹启裂后,在循环载荷作用下,沿钎角扩展;(3)裂纹跨越钎角和固溶体组织的界面,沿固溶体组织扩展;(4)裂纹跨越翅片和固溶体的界面,进入翅片区域扩展,直至完全断裂.     

Assessment of Multiaxial Mechanical Response of Rigid Polyurethane Foams

Multiaxial deformation behavior and failure surface of rigid polyurethane foams were determined using standard experimental facilities. Two commercial foams of different densities were assayed under uniaxial, biaxial, and triaxial stress states. These different stress states were reached in a uniaxial universal testing machine using suitable testing configurations which imply the use of special grips and lateral restricted samples. Actual strains were monitored with a video extensometer. Polyurethane foams exhibited typical isotropic brittle behavior, except under compressive loads where the response turned out to be ductile. A general failure surface in the stress space which accounts for density effects could be successfully generated. All of failure data, determined at the loss of linear elasticity point, collapsed in a single locus defined as the combination of a brittle crushing of closed-cell cellular materials criterion capped by an elastic buckling criterion.