高强度结构钢的韧性启裂和稳态扩展

研究了具有一定韧度的高强度结构钢裂纹早期扩展阻力与材料的微观组织结构、应力状态、变形历史和应变特性之间的关系。结果表明:裂纹扩展阻力(指J_R阻力曲线中的J_i和dJ/da)主要决定于裂纹尖端的塑性约束程度和应力应变场中消耗的弹性能和塑性功。这与三轴应力状态函数σ_mσ~(1/2)有关。材料的流变曲线描述了形变过程中的变形历史和应变特性,有明显的阶段性,其中第Ⅱ阶段的变形历史和应变特性制约着裂纹的启裂过程,第Ⅲ阶段的变形历史和应变特性制约着裂纹的扩展过程。应变硬化率dσ/dε可以敏感地反映出材料内部的应力分布和微观断裂机制。     

RELATIONSHIP BETWEEN J-INTEGRAL AND COD UNDER MIXED Ⅰ+ⅡMODE LOADING IN LY12

应用大应变有限元方法和断裂实验研究了铝合金ＬＹ１２在（Ⅰ＋Ⅱ）型载荷下弹塑性断裂参量Ｊ积分与ＣＯＤ随外载荷变化规律及相互关系。     

用断裂力学预测吊环剩余寿命的初步探讨

本文在调查、分析吊环失效、断裂的基础上,探讨了用断裂力学预测吊环剩余寿命,测定了吊环用钢的机械性能、断裂韧性K_(IC)和疲劳裂纹扩展速率da/dN根据应力强度因子K_I和能量释放率的关系,采用二维折算厚度有限元程序,计算了吊环小环部危险断面的应力强度因子K_I,并用实物疲劳试验校核了吊环危险断面有限元应力强度因子K_I和吊环剩余寿命的计算。最后用在现场断裂的150吨吊环对各项计算进行验证,表明实测的临界裂纹尺寸和剩余寿命与计算的较吻合,能够满足钻井作业的需要。     

平面应力条件下裂端约束与裂纹启裂准则

本文利用有限元方法对平面应务条件下带有不同裂纹深度的各种裂纹试样裂端应力三轴性约束水平及其他性质进行了大量的计算分析。结果表明：平面应力裂端约束强度完全符合HRR场的要求,而且与试样几何形状、裂纹深度、材料状态等基本无关。由此确保了J积分主导裂端场的有效性、裂纹启裂准则的材料党数性质及其有同等裂端约束条件下表征不同材料断裂韧度的可比性,并得到实验结果的证明。     

裂纹启裂韧度与韧窝尺寸的相关性

本文研究了三种中碳锰钢不同晶粒尺寸对裂纹启裂韧度J_(MC)与断口微观特证值——韧窝尺度d_C相关性的影响。结果表明:随晶粒尺寸的变化,J_(MC)、d_C的变化趋势是相反的。根据材料变形断裂过程中各力学性能的物理意义及其作用与相关性,经适当组合,给出了J_(MC)与d_C的定量相关关系表达式:计算结果证明:由本关系式所预測的J_(MC)值与实测J_(MC)存在着良好的一致性。     

SEM ANALYSIS OF DEFORMATION AND DAMAGE AT CRACK TIP OF Al SINGLE CRYSTAL UNDER MIXED Ⅰ+Ⅱ MODE LOADING

应用扫描电镜原位拉伸的方法和有限元法研究了Al单晶在不同Ⅰ＋Ⅱ型复合载荷下裂纹尖端变形损伤行为和裂端的变形场、约束场．实验结果表明：①复合裂端变形是钝一锐化模型，钝锐化分别由均匀滑移和集中滑移控制；②复合损伤及断裂是均匀滑移的结果，裂纹沿裂端最大约束的方向扩张；③随H型分量的增加，裂纹启裂的COD值增加；＠各复合比下裂端启裂等效应变εf与最大裂端约束R     

不同裂纹深度裂端约束强度与启裂准则

对50D钢三点弯曲试样的有限元分析与实验结果表明：不同裂纹深度试样裂端应力三轴性各异且不能满足HRR场约束强度要求是造成J主导失效及启裂J I随裂纹深度变化,不是材料常数的本质原因。提出了一个新型弹塑性启裂准则,并利用现有的实验结果证明J (vi)是与裂纹深度无关的材料常数。     

(Ⅰ+Ⅱ)型载荷下LY12的J积分与COD的关系

应用大应变有限元方法和断裂实验研究了铝合金LY12在（Ⅰ＋Ⅱ）型载荷下弹塑性断裂参量J积分与COD随外载荷变化规律及相互关系，结果表明：1）（Ⅰ＋Ⅱ）型下LY12的J积分和COD关系为：J＝dn·σ0·DⅠ＋ds·T0·DⅡ；J＝d·σ0．2·D．其中dn、ds、d为系数，随复合比而变，σ0、T0为裂尖屈服带上正应力和切应力、DⅠ和DⅡ为COD（D）的Ⅰ型和Ⅱ型分量；2）随Ⅱ型分量增加，LY12的起裂J积分和D值增加