含断裂纤维的SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料纵向性能研究

采用ANSYS有限元法对含断裂纤维的SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料纵向拉伸性能进行分析。结果表明,纤维体积分数越高,该复合材料抗拉强度越高,而相应的应变越低。但纤维体积分数的高低对该复合材料失效模式没有影响。界面剪切强度对该复合材料的抗拉强度和失效模式均有明显影响,低的界面剪切强度导致较低的抗拉强度和渐进的复合材料失效;高的界面剪切强度导致较高的抗拉强度和灾难性的复合材料失效。     

基于J-C断裂模型的镍基材料高速切削成型模拟

在高温合金高速切削成型过程中采用Johnson-Cook热弹塑性模型构建IN625材料失效本构模型,使用非线性结构力学软件ABAQUS及利用explicit算法创建了高温合金切削数值模型。引入材料剪切失效和断裂失效判据及刀-屑摩擦模型,对高速切削过程中刀具对材料成形的影响、切屑的成型和切削力进行了计算和研究。     

航空铝合金自冲铆接接头微观失效研究

采用自冲铆接技术实现了2A12和6061航空铝合金薄板材料的有效连接,通过进行拉伸-剪切测试,从宏观层面分析了接头静失效形式,从微观层面研究了接头拉脱失效和基板断裂失效机理。结果表明：航空铝合金自冲铆接接头的主要静失效形式为拉脱失效,并有接头伴随纽扣脱落现象,同时有上板断裂和下板断裂的失效形式出现。对拉脱失效机理进行分析,从宏观上发现接头有明显的刮蹭和大幅的塑性形变;从微观上发现,上板的断裂失效机理为沿晶断裂和局部显微孔洞聚集,下板的断裂失效机理为板材上下边缘区域以剪切断裂为主、靠近试样厚度中心区域以微孔洞聚集型正断为主。     

某钢制螺钉断裂失效分析

某液压缸盖紧固用螺钉在进行试验时发生断裂。采用外观检查、断口宏微观观察、金相检验和硬度测试等方法对两枚断裂失效螺钉进行了分析。结果表明,螺钉A失效性质为过载断裂,其断裂原因主要与装配时拧紧力过大从而产生了扭转剪切开裂损伤有关;螺钉B失效性质为疲劳断裂,其断裂原因主要与螺钉B表面存在脱碳层导致疲劳强度大幅降低有关,且在装配时发生倾斜,螺钉一侧存在附加拉应力,对疲劳失效也有一定的促进作用。建议严格控制热处理工艺和装配过程力矩大小,并加强螺钉孔和螺钉的加工精度控制。     

不同结构形式的航空铝合金自冲铆接接头的静失效行为

采用自冲铆接技术制备了5052铝合金在凸底和平底两种模具下的铆接结构。通过改变板材的搭接形式,开展了自冲铆接接头在拉伸-剪切和剥离载荷作用下的力学响应及失效行为分析。结果表明：薄板作为上板铆接可以承受更高的剪切载荷并可增大失效位移。当板厚相同时,平底模具接头的抗剪切能力和抗剥离能力优于凸底模具接头。从宏观角度,凸底模具接头的失效形式主要为纽帽粘附铆钉底部从下板拔出失效,同时有上板断裂失效形式出现;平底模具接头的失效形式为拉脱失效以及上板轻微撕裂而导致的铆钉嵌入下板失效。从微观角度,平底模具剥离接头以上板在铆口的剪切断裂为主要失效原因;对于薄板作为上板的凸底模具单搭接头,失效机理为上板的微孔聚集型韧性断裂;其余因铆钉拔出而失效的接头,其下板铆口处呈现显著的刮擦形貌。     

某核电厂海水过滤器转子连接螺栓的失效原因

为弄清核电厂海水过滤器转子连接螺栓发生断裂失效的原因,采用体视显微镜、扫描电镜和能谱仪观察螺栓断口形貌,分析腐蚀产物成分。利用Marc有限元软件分别模拟了剪切载荷和轴向拉伸载荷作用下螺栓中的应力分布,并讨论了螺栓的失效机理。结果表明:距离法兰支撑面最近的第一扣螺纹牙承受的载荷最大;在径向交变剪切载荷和轴向拉伸载荷的长期作用下,螺纹根部的微裂纹沿弧切线方向扩展,最终导致疲劳断裂。     

泡沫金属夹层厚度对压印连接强度的影响

分别对添加1.0、1.5、2.0mm泡沫铜夹层的5052Al-泡沫铜-5052Al"三明治"板进行压印连接,对连接好试件的截面进行直观检测,分析接头成形质量;通过拉伸-剪切试验,分析接头的载荷承载能力和能量吸收能力;对失效后的接头断口进行扫描,从微观层面分析接头失效机理。结果表明,泡沫铜夹层厚度增加导致颈部厚度增加,镶嵌量减少,载荷承载能力相应提高,但对能量吸收能力影响不大,接头失效形式为颈部断裂,微观断裂特征为韧窝断裂。     

重型汽车后桥主动锥齿轮的失效分析

采用扫描电镜、光学显微镜、火花放电原子发射光谱仪、定氢仪以及布氏硬度计对重型汽车后桥主动齿轮失效原因进行了分析.结果表明:失效齿轮的各项性能指标均满足标准要求,氢含量较低,失效原因主要是由于预紧力过大致使在齿轮轴尾部螺纹空刀槽与花键连接处应力集中导致的延迟断裂失效.     

片层Ti-55531合金的拉伸和扭转断裂失效行为

通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了片层Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的断裂失效行为。结果表明,片层Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的断裂失效有显著的不同:拉伸变形受滑移、次生α_s的孪生及剪切共同控制,扭转变形主要受滑移和剪切控制,未发现有孪晶;拉伸断口较扭转断口陡峭,失效以微孔聚集为主,含少量穿晶解理和沿晶开裂的混合断裂机制;扭转断裂失效则以微孔聚集和剪切开裂为主,含部分穿晶解理的混合断裂机制。无论在拉伸还是扭转载荷下,片层Ti-55531合金的断裂失效面均由最大剪切应力产生,剪切力比正应力更易使片层Ti-55531合金损伤破坏。     

载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂的影响

通过室温静态拉伸和扭转试验,结合TEM、SEM等分析检测方法,系统研究了双态Ti-55531合金在拉伸和扭转载荷下的变形和断裂失效行为。结果表明,载荷方式对双态Ti-55531合金变形和断裂行为有显著的影响：首先,该合金扭转剪切强度较拉伸强度低约300MPa,表明该合金的断裂对扭转切应力的敏感性高于拉伸应力。其次,拉伸和扭转变形时,合金主要都受滑移和剪切共同控制,但相对拉伸变形扭转变形时等轴α_p产生的剪切滑移带数量更多;且变形时晶界α和等轴α_p的界面处易堆积高密度位错。最后,拉伸断口较扭转断口陡峭,拉伸断裂失效是以微孔聚集为主的穿晶断裂机制;而扭转断裂失效则是以微孔聚集和剪切开裂的混合断裂机制。     

42CrMo合金钢螺栓的断裂失效分析

通过宏观和微观断口形貌观察、化学成分分析、力学性能检测、金相观察、渗氮层检查等方法对42CrMo合金钢的螺栓断裂原因进行分析。结果表明:螺栓断裂属于大应力集中高应力双向弯曲疲劳断裂,裂纹起源于螺栓退刀槽靠近螺杆端圆角处;由于表面渗氮硬度高,韧性和抗疲劳性能下降,承载大冲击载荷能力减弱,引起螺栓断裂失效。改进工艺后,螺栓圆角处不做渗氮强化,螺栓没有发生断裂失效。     

汽车发动机右悬置支架及螺栓断裂失效分析

汽车发动机右悬置支架及螺栓在试验场进行综合耐久试验时发生断裂失效.通过宏观检查、断口形貌、化学成分、金相组织及硬度等测试方法,分析了悬置支架和螺栓的断裂失效模式,并采用数值模拟方法进一步分析了断裂失效的原因.结果表明:悬置支架在交变载荷作用下,接触面之间发生相对滑移,导致连接螺栓发生疲劳断裂,最终导致悬置支架的断裂.     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究

在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。     

连铸机结晶器铜板与备板固定螺栓开焊断裂失效分析

利用扫描电镜和光学显微镜对结晶器铜板固定螺栓断裂失效进行检验分析.检验分析结果表明：是焊接缺陷导致固定螺栓早期开焊断裂失效.     

某型传感器转轴断裂分析

通过化学测试、硬度检验、金相分析、扫描电镜(SEM)分析等方法,对传感器转轴断裂的试样进行了分析。发现转轴本身材料、性能符合相应的标准要求,失效的主要原因为:有一悬臂梁拨叉,其振动过程中的加速度值最大有近100 g,虽然拨叉转动轻,但拨叉长度大于传感器两轴承支撑长度2倍以上,拨叉一端锁紧传感器转轴,另一端无支撑,拨叉在振动过程中产生使传感器转轴受到交变应力,导致转轴断裂。由于断口磨损,无法清晰地描述转轴的受力轴交变应力引起的疲劳断裂。为了更清晰地了解转轴受力断裂的过程,通过ANSYS建立仿真模型,模拟其受力情况,提出相应的改进办法。     

TA1/AA5052压印接头力学性能研究与断口分析

采用压印连接技术制备了TA1-AA5052(钛—铝)和AA5052-TA1(铝—钛)压印接头,对两种接头进行了拉伸—剪切试验。观察了压印接头的截面结构特征并对比分析了这两种压印接头静力学性能,对接头失效部位进行了断口分析。结果表明:铝—钛接头失效载荷约1112.68N,而钛—铝接头失效载荷约为铝—钛接头的2.79倍,接头静态失效模式为颈部断裂失效;铝—钛和钛—铝接头断口形貌均为韧性断裂韧窝状断口形貌,但钛—铝接头的吸收能量值大、断裂抗力较强。     

橡胶复合材料疲劳损伤机理研究

采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和软Ｘ光射线技术,分析了单向聚酯帘线橡胶复合材料的疲劳损伤机理。结果表明,材料的微观损伤主要有帘线一基体脱粘、基体 、帘线中纤维的操作与断裂三种类型。材料微观操作不断累积发展成为宏观的帘线断裂或基体纵向剪切,最终导致材料失效。材料的损伤过程着温度的不断升高,循环频率对橡胶复合材料的损伤累积有明显的影响。     

以铝硅合金为过渡材料的Be激光焊接接头显微结构及剪切断口分析

以AlSi合金为过渡材料,运用激光焊接技术实现Be与Be的连接.采用扫描电镜(SEM)、微控电子万能试验机和纳米压痕仪对焊接接头的显微组织及性能进行研究.结果表明:熔合区和焊缝区组织由Be与AlSi合金形成的复合相构成,熔合区宽度约10 μm左右.焊接接头剪切强度～283 MPa,剪切断裂形式属于准解理断裂,断裂部位多在焊缝区,具有以准解理为主并伴有塑性的混合型断口特征,分析认为熔合区附近热应力诱发的微裂纹、焊缝中形成的金属间化合物以及气孔是导致焊接接头失效的裂纹源.     

核电厂密封冷却器出水管失效原因分析

通过宏观观察、理化检验分析及管线的振动评估来分析出水管漏水断裂的失效原因。分析结果表明出水管是在振动载荷和环境腐蚀共同作用下导致的腐蚀疲劳断裂,并针对失效原因提出了相应的建议。