小型汽车发动机连杆弯曲失效分析

小型汽车发动机活塞连杆组在使用过程中连杆发生弯曲。对活塞连杆组中各组成零件的状态、表面形貌等进行宏观分析;对连杆进行化学成分、表面缺陷、显微组织缺陷和金相组织分析。结果表明:发动机活塞连杆组出现异常,主要是由于连杆发生弯曲变形,工字型部位存在表面折叠、表面脱碳、带状组织和较严重的非金属夹杂物等缺陷,降低了42CrMo钢的刚度和抗弯强度,导致连杆弯曲变形失效。     

Research on the fracture behavior of PBX under static tension

The fracture behavior of polymer-bonded explosive （PBX） seriously affects the safety and reliability of weapon system. The effects of interface debonding and initial meso-damage on the fracture behavior of PBX under quasi-static tension are studied using numerical method. A two- dimensional representative volume element （RVE） is established based on Voronoi model in which the component contents could be regulated and the particles are randomly distributed. A nonlinear damage model of polymer matrix relative to matrix depth between particles is constructed. The results show that the simulated strain-stress relation is coincident with experiment data. It is found that interface debonding leads to the nucleation and propagation of meso-cracks, and a main crack approximately perpendicular to the loading direction is generated finally. The interface debonding tends to occur in the interface perpendicular to the loading direction. There seems to be a phenomenon that strain softening and hardening alternatively appear around peak stress of stress and strain curve. It is shown that the initial damages of intragranular and interfacial cracks both decrease the modulus and failure stress, and the main crack tends to propagate toward the initial meso-cracks.     

铜管与钢板爆炸焊接的实验研究

介绍热交换器制造中铜管与钢板的管板爆炸焊接实验研究结果,确定铜管与钢板爆炸焊接的工艺参数,分析管板爆炸焊接界面的波形特征。实验结果表明,铜管与钢板的爆炸焊接技术是可行的,并可应用于工业生产。根据实验结果,对理论药量计算公式进行修正。     

分子动力学模拟单晶纳米铝丝的拉伸破坏

采用原子镶嵌势函数模拟单晶纳米铝丝在受单向拉伸时的变形破坏过程,分析了纳米铝丝的力学性能及微缺陷形成与演化过程。模拟表明纳米金属丝在无外载荷状态存在本征应力,原子缺陷从自由表面开始向内部扩展。自由表面发射位错,位错的移动消耗能量导致了纳米丝的塑性,自由表面原子的不稳定运动降低了纳米丝的强度。模拟得到单晶铝纳米丝的弹性模量和断裂强度,证明纳米丝的破坏从能量平衡角度符合Griffith断裂理论。     

基于相场法的含孔平板弹塑性断裂模拟

基于金属的弹塑性断裂理论,用相场法分析不同孔间距和孔分布对平板裂纹扩展和断裂行为的影响。建立弹塑性拉伸损伤模型对含孔平板的断裂过程进行数值研究。结果表明:相场法适用于弹塑性材料内部复杂裂纹扩展的描述,孔间距和分布对含孔平板的断裂韧性有重要影响。在同一水平线上的孔洞,孔间距差值越小,产生的支反力越大;交错孔洞比并列孔洞的支反力更大、韧性更好。     

胶接点焊接头断裂失效过程的仿真分析

建立点焊接头拉剪过程的GTN模型,以及胶焊接头拉剪过程的GTN/内聚力仿真模型,分析两种接头的断裂失效特性;开展胶接点焊工艺和单向拉伸试验。结果表明:点焊接头峰值载荷为14.348 75 kN,胶接点焊接头峰值载荷为17.689 35 kN,仿真与拉剪试验的载荷-位移曲线吻合度较高,验证了仿真模型的可靠性;胶焊接头在拉伸初期胶层和焊点共同承载,随后搭接区边缘的胶层先断裂失效,胶层应力峰值向焊核中心扩展,待胶层完全失效后,外载荷仅由焊核承担;随着位移增大,焊核与基板交界应力集中处的孔洞汇聚成裂纹,并沿周向扩展,最终发生焊核拔出失效。     

板状Fe-基大块非晶合金的制备及其断裂韧性测定

采用电弧熔炼母合金、普通铜模吸铸工艺 ,制备出尺寸规格为 2 0mm× 10mm× 1mm的板状Fe -Co -Zr -Mo -W -B系Fe -基大块非晶合金。经DTA检测 ,所制备的Fe -基非晶合金具有明显的玻璃转变温度和较宽的过冷液相区 (Tg=884K ,ΔTx≥ 6 0K)。采用压痕试验法测定了该板状Fe -基大块非晶合金的断裂韧性 ,其铸态断裂韧性在 1.6MPa·m1/ 2 量级。     

BCC和FCC三维纳米单晶固体的拉伸剪切破坏

建立原子尺度模拟三维立方晶格纳米单晶金属固体力学行为的物理模型,基于修正的镶嵌原子势,采用分子动力学方法分析面心立方晶格(FCC)镍和体心立方晶格(BCC)α-铁三维纳米单晶固体在拉伸和剪切载荷作用下的变形破坏,得到两种不同立方晶格三维纳米单晶固体的力学性能,与实验现象和结果吻合。研究表明晶格结构影响纳米晶固体的拉伸变形机制,FCC纳米单晶固体的拉伸变形以定向滑移为主,拉伸破坏存在短暂屈服阶段,有明显弹性模量软化现象;BCC纳米单晶固体的拉伸变形出现原子堆垛,存在较长屈服阶段,延性高于FCC纳米固体,而弹性模量小于后者。FCC纳米单晶固体的剪切模量小于拉伸模量,剪切强度小于拉伸强度,BCC纳米固体则相反。     

铝合金多层板靶板损伤形式及其微观组织分析

采用53式7.62 mm弹道枪、7.62 mm穿燃弹入射铝合金多层板,弹速为824 m/s。利用光学显微镜观察靶板侵彻后的弹坑微观组织。结果表明,距贯穿初始位置约4.3 mm开始出现绝热剪切带,距贯穿初始位置约3 mm开始出现裂纹。裂纹均存在于面板中。在弹丸冲击下,出现于面板弹坑微观组织中的绝热剪切带与裂纹相比,是一种更有效的能量耗散方式。背板贯穿处边缘未见裂纹和绝热剪切带。中间填料层对裂纹扩展有明显的抑制作用。     

相同强塑积薄钢板抗弹性能和破坏形式的研究

对抗拉强度在1 000～2 300 MPa范围内的3种相同强塑积薄钢板进行抗弹性能试验,观察弹击后弹坑的宏观形貌和金属流线变化,测量弹坑周边硬度,结合钢板的强度和塑性讨论钢板破坏形式对抗弹性能的影响。试验结果表明:由于塑性变形可以有效吸收弹丸的动能,钢板以塑性变形较大的盘形穿孔破坏时,相同强塑积钢板抗弹性能差异较小,强度和塑性共同影响钢板的抗弹性能;而钢板以塑性变形较小的冲塞破坏时,塑性的影响弱化,相同强塑积钢板中较高强度钢板的抗弹性能明显高于较低强度钢板。2 300 MPa钢板在弹丸未穿透时发生破碎,这与其塑性较低有直接的关系。