DD3单晶合金高温蠕变、疲劳及其交互作用机制

研究不同温度、不同应力下DD3单晶合金不同取向的疲劳、蠕变及疲劳-蠕变交互作用机制.结果表明:给定的实验条件下,DD3单晶的疲劳、蠕变及其交互作用均具有明显的各向异性,均以[111]取向的寿命最长,[001]取向次之,[011]取向最短,在相同温度和应力条件下以疲劳时的各向异性程度最为显著;DD3单晶具有较强的抗蠕变能力和相对较弱的抗疲劳能力,疲劳-蠕变交互作用中蠕变起主要作用.     

喷射成形GH738合金的疲劳裂纹扩展行为

进行了不同温度、频率和应力比条件下喷射成形GH738合金紧凑拉伸(CT)试样的疲劳裂纹扩展试验,分析了相应条件下的疲劳裂纹扩展速率及其对疲劳裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:随着温度的升高,裂纹扩展速率略有加快;加载频率降低,疲劳裂纹扩展加速;裂纹扩展速率da/d N随应力比R的增大而增大。疲劳断口呈现多裂纹源特征,裂纹稳定扩展为疲劳条带机制。     

GH132合金的循环蠕变

研究了ＧＨ１３２（Ｆｅ－２５Ｎｉ－１５Ｃｒ基）合金在７７３Ｋ，应力幅８６２ＭＰａ和９２３Ｋ，应力幅５１０ＭＰａ实验条件下循环蠕变行为，实验结果表明，在两种实验条件下随着循环周期的缩短，断裂寿命延长而包迹稳态蠕变速率减小，断裂指数和归一化处理后近似地满足线性损伤规律，根据扫描电镜和透射电镜观察，对该合金的循环蠕变行为进行了分析。     

P92钢蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为EI北大核心CSCD

在630℃下,对P92钢进行应力控制下的蠕变-疲劳交互作用实验,研究P92钢高温蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为,并结合断口形貌分析蠕变-疲劳裂纹扩展的机理以及a-N曲线的转折点含义。结果表明:P92钢在蠕变-疲劳交互作用下的断裂属于蠕变韧性断裂,应该用(C_t)_(avg)作为裂纹扩展的断裂参量;P92钢在蠕变-疲劳交互条件下,试样的断口主要表现为蠕变孔洞以及微裂纹。此外,发现a-lg(N_i/N_f)曲线以及(da-dN)-N曲线中的拐点,分别对应蠕变-疲劳裂纹萌生区向扩展区转变周次以及扩展区向瞬断区转变的周次。     

7075T73510合金断裂韧性和疲劳裂纹扩展

研究了７０７５Ｔ７３５１０合金的断裂韧性和疲劳裂纹扩展行为，分析不同方向性能差异的原因。结果表明：合金的断裂韧性依赖于取向。Ｌ－Ｔ方向的断裂韧性值远大于Ｔ－Ｌ方向。而其疲劳裂纹扩展速率对应力比更敏感，无论Ｔ－Ｌ还是Ｌ－Ｔ方向，Ｒ＝０．６时的ＦＣＧＲ值是Ｒ＝０．１时的二倍左右。在相同应力比和较小的△Ｋ下，两个方向的ＦＣＧＲ值基本无差异。文中认为：呈带分或串状分布的杂质相对Ｔ－Ｌ向怕裂韧性影响较大。     

疲劳裂纹测试的裂纹扩展片技术

提出了一种间接直流电位技术——裂纹扩展片技术,用于测量疲劳裂纹长度。该技术具有测量精度高、操作简单、可实现数据自动采集处理和测试设备成本较低等优点,并可用于绝缘材料裂纹和表面裂纹测量,是一种较有前途的裂纹测试技术。     

用直流电压降法研究高温下GH3230合金的疲劳裂纹扩展行为

采用直流电压降法对GH3230合金进行了高温下的疲劳裂纹扩展试验,分析了温度及应力强度因子对GH3230合金疲劳裂纹扩展速率的影响,并利用扫描电子显微镜对断口进行分析。结果表明：在相同的应力强度因子下,随着温度的升高,合金的裂纹扩展速率增大;温度从750℃升高到850℃时,裂纹扩展速率明显增大,从850℃升高到950℃时,小应力强度因子下的裂纹扩展速率相差不大,随着应力强度因子的增大和温度的升高,裂纹扩展速率的差距增大;观察断口表面可知,在裂纹扩展区和瞬断区,断口表面呈现典型的疲劳辉纹和韧窝特征,随着温度的升高,断口表面的氧化物颗粒增多,裂纹扩展区的疲劳辉纹不明显。     

多轴载荷下车轮辐板裂纹扩展特性研究

针对车轮在运行过程中的典型运用工况,采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力分布,选取辐板最高应力部位作为裂纹的萌生位置。根据线弹性断裂力学理论研究了辐板裂纹在二轴载荷下的应力强度因子和T应力,最后结合Paris疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到了二轴载荷下辐板表面裂纹的扩展特性和规律。从而得出了二轴载荷条件对辐板表面裂纹扩展的影响。分析结果表明:典型工况下,车轮辐板外侧处于受压状态,内侧处于受拉状态而且变化幅值较大。车轮辐板的内外表面的应力不同,使得辐板同时承受了弯矩,并且弯矩的周向分量和径向分量近乎于正比。由于T应力的影响,车轮辐板裂纹扩展速度比不考虑此应力时的值较为偏低。分析结果对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计、保障行车安全,具有重要意义。     

随机荷载下疲劳裂纹扩展寿命的统计模型

根据断裂力学和随机过程理论,提出了一个随机荷载作用下疲劳裂纹扩展的统计模型。在基于应变能密度因子变程的确定性疲劳裂纹扩展速率公式中引入材料内在的分散性和外部荷载的随机性,将疲劳裂纹扩展近似为连续型马尔可夫过程。应用随机平均法导出了裂纹扩展过程转移概率满足的向后Fokker-Planck方程,并得出相应的边界条件。采用本征函数法进行求解,以收敛的无穷级数表示出疲劳裂纹扩展寿命的分布函数。作为一个算例,具体计算出疲劳裂纹扩展寿命的分布密度曲线。     

LD10铝合金疲劳裂纹扩展速率的研究

用三点弯曲多试样方法研究了LD10铝合金的疲劳裂纹扩展速率规律,从而为装备的安全可靠性提供数据依据,利用这些数据可以评估在役装备的剩余寿命。     

压缩载荷下闭合斜裂纹的分支裂纹渐近扩展分析

采用滑动裂纹模型并结合现有张开斜裂纹的I 型分支裂纹扩展特性的研究成果,研究了闭合斜裂纹的I型分支裂纹的渐近扩展特点,结果表明：1) 闭合斜裂纹的I 型分支裂纹路径的渐近线为平行于最大主应力的一条直线,并得出了渐近线方程;和张开斜裂纹的翼型裂纹不同,闭合斜裂纹的翼型裂纹路径的渐近线不一定过初始裂纹中心点,该渐近线位置与初始裂纹面的摩擦系数、初始裂纹长度及初始裂纹角有关;2) 闭合斜裂纹的I 型分支裂纹的扩展路径可以近似采用双曲线描述,并得出了描述I 型分支裂纹扩展路径的方程.采用ABAQUS 二次开发对闭合斜裂纹的分支裂纹的扩展过程进行了数值模拟,并采用数值模拟和现有试验相结合的方法验证了以上结论的正确性.     

玻璃表面裂纹扩展的数值模拟

在玻璃上预制可控表面裂纹，测得裂纹沿长度方向的扩展数据，利用裂纹扩展阻力轴曲线，对表面裂纹的扩展作数值模拟，得到裂纹深度和深长比数据，为了解表面裂纹的扩展过程提供依据。     

疲劳裂纹扩展的降载停滞

用恒应力强度因子幅法研究了AISI409和18Cr-Nb铁素体不锈钢疲劳裂纹扩展的降载停滞特点。结果表明,停滞效应取决于降载幅值、材料强度和应力比。这与裂纹尖端的塑性变形及其对裂纹的闭合作用有关。     

THE INFLUENCE OF COMPRESSIVE LOADS ON FATIGUE CRACK PROPAGATION IN METALS

An experimental study on Al alloy 7475-T7351 was conducted to determine the influence of compressive loads on fatigue crack propagation. The investigation was based on the determination of the crack propagation stress intensity factor, K_PR , under three different basic loading sequences involving compressive loads. The data of the entire experimental program collapse onto a single 'master curve' which describes K_PR as a function of K_max and the unloading ratio UR. Load interaction effects are mainly due to the changes of the residual compressive stress state in front of the crack tip, while crack closure plays a minor part. The results give an improved understanding of fatigue crack propagation.     

液体介质对聚氯乙烯疲劳裂纹扩展的影响

本文研究了环境介质对聚氯乙烯疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:1.溶剂可使硬聚氯乙烯的疲劳裂纹扩展速率下降至空气中的1/3—1/10;2.硬聚氯乙烯在溶剂中的疲劳裂纹扩展速率下降的幅度随着其与溶剂之间的溶解度参数差值变小而增大;3.硬聚氯乙烯在溶剂中的疲劳裂纹扩展断口比在空气中的表现出较大的塑性。本文还从液体压力所致裂纹闭合效应和裂纹-银纹应力场这两个方面讨论了环境介质降低硬聚氯乙烯的疲劳裂纹扩展速率的机理。     

DYNAMIC CRACK PROPAGATION AND CRACK ARREST INVESTIGATED WITH A NEW SPECIMEN GEOMETRY: PART I: EXPERIMENTAL AND NUMERICAL CALCULATIONS

A new test specimen geometry was advised to investigate unstable crack propagation and crack arrest. This geometry is a cracked ring which is subjected to a compressive load applied to its poles while the crack is located on the equatorial plane at the outer surface of the specimen. The main interest of this geometry lies in the variation of the stress intensity factor, K, with crack length which follows a bell-shaped curve numerically determined. The increasing part of the curve enables us to study unstable propagation and the decreasing one ensures crack arrest. This experiment has two major advantages in comparison with other specimen geometries; the boundary conditions are well controlled during the propagation, and the loading conditions of the crack are therefore precisely known. The round shape of the ring reduces wave reflection effects from free boundary surfaces. It is therefore shown that a static analysis can then be used to investigate crack arrest behaviour.     

全级配混凝土I型裂缝扩展全过程数值模拟

该文将起裂断裂韧度作为裂缝扩展的判定依据,应用ANSYS软件,对全级配混凝土I型裂缝扩展过程进行数值模拟,分别计算了混凝土楔入劈拉试件的荷载-裂缝口张开位移曲线、临界裂缝长度和双K 断裂韧度,并与溪洛渡大坝的断裂试验结果进行比较,吻合良好。同时,结合试验数据,将该文计算结果与《水工混凝土断裂试验规程》规定的标准尺寸试件断裂参数计算结果进行对比。结果表明：规程规定的方法也适用于大尺寸非标准试件双K 断裂参数的计算,其误差率在5%以内。此外,对于全级配混凝土,只要通过试验测得其弹性模量、抗拉强度、抗压强度和起裂荷载,即可用该文提出的方法计算混凝土的双K 断裂韧度和裂缝扩展全过程。应用该方法还可以得到全级配混凝土的K_R阻力曲线。