铁素体管线钢的分层裂纹及其对断裂的影响

通过对针状铁素体管线钢缺口根部三维应力状态的有限元分析和不同形式的断裂实验,研究了管线钢分层裂纹产生的条件及其对断裂性能的影响.结果表明裂纹或缺口根部的三维应力状态是产生分层裂纹的必要条件,材料的强度分布影响分层裂纹的形式和方向.分层裂纹均为主裂纹扩展前材料中的弱界面在垂直该弱界面的拉应力作用下产生的,其数量和方向受裂纹端部三维应力场和材料的强度分布状态控制.分层裂纹面上的应力为零,分层裂纹有一定的间距.在断裂过程中产生的分层裂纹使裂纹或缺口根部的构形发生改变,从而对裂尖的应力状态和材料的断裂性能产生巨大的影响.穿透裂纹体的分层裂纹使其有效厚度减小,表面裂纹体的分层裂纹与裂纹扩展方向垂直.在断裂过程中产生分层裂纹需要消耗更多的能量、降低裂端三维应力约束、有效厚度降低或裂尖钝化.这些因素均使断裂扩展更加困难,而使材料韧性得到提高.     

TWINTEX纤维增强塑料的应力腐蚀开裂

研究了TWINTEX纤维增强塑料在酸中的应力腐蚀,并与玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀进行了比较.结果表明,TWINTEX纤维增强塑料具有比玻璃纤维增强塑料好得多的耐应力腐蚀性能,而且这种好的耐应力腐蚀性主要表现在长的裂纹孕育期.聚丙烯纤维良好的耐蚀性是造成长的裂纹孕育期的主要原因.外加载荷的变化对TWINTEX纤维增强塑料的应力腐蚀裂纹扩展速率的影响不如其对玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀裂纹扩展速率的影响显著.     

FGH95粉末高温合金裂纹闭合数值模拟

夹杂、温度和远场应力是影响粉末高温合金材料断裂性能的重要因素.本文建立了考虑裂纹面接触的含夹杂裂纹体有限元模型,计算了夹杂、温度和远场应力对裂纹闭合的影响.计算结果分析表明:当夹杂与基体未脱开时,夹杂对裂纹的张开应力几乎没有影响,而裂开的夹杂可显著提高裂纹的张开应力;均匀的温度场能显著降低裂纹的张开应力;远场应力越大,裂纹张开应力越大.     

导电薄板内裂纹尖端区域的电磁应力

为了研究电磁应力对导电薄板内裂纹尖端的作用,从基本电磁理论出发,通过对导体表面所受电场力的分析,推得了导电薄板内裂纹边缘处电场力的表达式.在此基础上,通过导电薄板内裂纹尖端区域磁场的确定,得到裂纹尖端区域的电磁应力表达式.裂纹尖端电磁应力的计算表明,金属薄板中裂纹尖端的电磁应力是由裂纹尖端指向金属内部的压应力,并且当电流密度为103～104A/mm2的数量级时,裂纹尖端的压应力数值可达数兆帕到数百兆帕.因此,在研究裂纹止裂问题上,其影响不容忽视.     

双扭法及其在脆性材料力学性能评定中的应用

本文介绍了一种新的脆性材料力学性能评定方法一双扭法,提出修正的双扭试样应力强度因子表达式.由于双扭试样裂纹尖端应力强度子与试样裂纹长度无关,因而对材料有广泛的适应性.其研究范围较广,可测定裂纹亚临界扩展、断裂韧性、高温或应力腐蚀条件下的力学行为等.本文比较了双扭法在电工陶瓷、结构陶瓷、硅酸盐玻璃、有机玻璃以及滚珠轴承钢等脆性材料中实际应用的结果,讨论了适用于双扭法应力分析的试样裂纹长度及其标定等问题.     

16MnR钢在液氨环境中的应力腐蚀裂纹扩展研究

采用T形楔形张开加载(T-WOL)恒位移试样,进行16MnR钢在无水液氨环境的应力腐蚀实验.实验中采用了8只预裂纹试样,分别加载到不同应力强度因子K1值,放入盛有液氨的实验容器中.试样定期取出测量裂纹的长度,经总共3450h应力腐蚀实验,测得各试样的裂纹扩展速率在0.08×10-8～3.54×10-8 mm/s之间.结果表明:16MnR材料在无水液氨环境中裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC大于90 MPa√m.同时分析了应力腐蚀开裂机理和影响其应力腐蚀行为的介质与材料因素.     

共面三维裂纹应力强度因子干涉的研究

利用奇异有限元理论与方法对三维多裂纹的应力强度因子干涉问题进行了研究,通过构造裂纹前缘位移场的局部解,提出了一种新的裂纹前缘位移场的位移模式,通过最小势能原理和变分原理直接得到裂纹前缘干涉的应力强度因子,较好地解决了含多裂纹有限体的强度分析问题.算例说明了该方法的有效性,其计算结果为多裂纹简化为单裂纹提供了理论依据.     

载流金属材料裂纹尖端电磁应力的数值模拟

用数值模拟方法研究了金属裂纹尖端电磁应力的分布情况,给出了电流分布、磁场分布和电磁应力的分布.模拟结果表明,金属材料裂纹尖端受的电磁应力是最大的,并且这个力的大小随着电流密度的增加而增大,裂纹尖端的电磁力指向金属的内部.通过具体算例表明,在金属能承受的电流密度下,金属材料裂纹尖端的电磁应力约能达到1MPa的数量级.因此,在研究电磁场处理金属裂纹时,不能忽略电磁应力.     

高速列车A7N01S-T5铝合金应力腐蚀行为研究

文章选取了我国某类型高速列车常用的A7N01S-T5铝合金材料,进行了恒载荷应力腐蚀试验,对A7N01S-T5材料的应力腐蚀机理、应力腐蚀强度因子K1SCC和裂纹生长机制进行了研究.结果表明,A7N01S-T5铝合金的应力腐蚀破坏敏感性很高,其临界应力场强度因子K1 SCC为5.2 MPa.m1/2,仅为断裂韧度K1 C的0.15,对应的临界应力门槛值б为123MPa,仅为拉伸强度бb0.27.裂纹断口面有明显的舌状凸起和凹坑的存在.A7N01S-T5铝合金的应力腐蚀裂纹以沿晶开裂为主,形貌呈树枝状,同时相邻二次裂纹之间有竞争生长的关系.     

裂纹稳态扩展下正交异性材料的动应力强度因子KⅢ解答

研究了无限大正交异性材料中半无限长Ⅲ型裂纹的动态扩展问题.裂纹尖端附近的应力和位移被表达为解析复函数的形式,而复函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由研究问题的边界条件来确定.这样就给出了裂纹尖端附近的应力分量和位移分量的简单近似表达式,由推导出的动应力分量和动位移分量可以退化为其在各向同性材料静态断裂问题中的情况.最后,裂纹扩展特性由裂纹几何参数和裂纹扩展速度来反映出来,相同的几何参数情况下,裂纹扩展愈快,裂纹尖端附近的最大应力分量和最大位移分量愈大.     

疲劳短裂纹形成和扩展行为研究

平均应力是影响材料疲劳行为的重要因素,选择平均应力下疲劳短裂纹行为作为研究对象,应用裂纹位错理论和椭球体异性夹杂理论对疲劳短裂纹问题进行了深入的分析和探讨,在以下几方面取得了新的进展。 首先对不同应力条件下光滑试样的疲劳短裂纹行为进行了系统的试验研究,考察了应力幅、平均应力及微观结构等因素对疲劳短裂纹生长的影响,并给出了一个关于疲劳短裂纹形成和扩展的划分定义;建立了循环应力下的疲劳短裂纹位错模型,通过对疲劳短裂纹及其顶端塑性区与晶界交互作用的分析,建立了疲劳短裂纹门槛应力条件,并由此推导出一个双曲线形式的疲劳极限图线。提出了应用裂纹顶端塑性位移幅度描述疲劳短裂纹生长速率的方法,由疲劳短裂纹形成位错模型给出了一个振荡形式发展的疲劳短裂纹生长速率表达式.其范围包络线可以较好地覆盖疲劳短裂纹速率的试验数据;应用Eshelby椭球体本征应变问题解,求得了裂纹顶端延伸位移。提出应用有效裂纹顶端延伸位移幅度来处理各种应力条件下疲劳短裂纹扩展速率的方法,使得疲劳短裂纹扩展速率在描述上实现了归一。     

高温静疲劳法预制耐火材料断裂韧性试件原生裂纹

提出了一种预制耐火材料断裂韧性测试试件原生裂纹的新方法--高温静态疲劳法.其要点是把含切口的脆性耐火材料试件加热到其塑性变形温度范围,然后施加适当静载荷或交变载荷使其产生原生裂纹.研究了温度和应力对裂纹产生和扩展的影响.     

基于涡流信号的应力腐蚀裂纹区域电导率特性研究

对应力腐蚀裂纹进行涡流检测定量重构时,因裂纹区域电导率特性尚不明确,影响了裂纹的定量精度.本文将裂纹考虑成由多个等厚层组成的模型,采用高频涡流检测仪器和高精度涡流检测数值模拟程序对应力腐蚀裂纹区域的电导率特性进行了分层研究.通过计算和实验,初步验证了检测方法的可行性,并给出了应力腐蚀裂纹电导率值初步结果.     

切槽对骨压电电压的影响

骨疲劳裂纹的出现和自我修复被认为是引发并促进骨重建的重要原因之一.骨内产生微微裂纹后裂纹尖端部位的应力值比将会其它部位高,而且裂纹两侧的应力状态也将会发生改变,因而其压电电位也可能发生变化,确定这种电压的变化有助于了解骨内微裂纹自修复的机理.该文采用机加工切槽的方式模拟骨的微裂纹,对切槽部位的压电电压进行了测试分析.测...     

含锰奥氏体钢的发展（续）

应力腐蚀裂纹奥氏体不锈钢,其抗应力腐蚀裂纹的能力一般不如铁素体不锈钢。Cihal曾提出镍是造成奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹的主要原因。他发现无镍不锈钢(例如03X 13АГ19)有着良好的抗应力腐蚀性.至少与Cr-Mo铁素体钢相等,但如果     

基于插销试验的10NiSCrMoV钢焊接冷裂纹敏感性分析

测定了10Ni8CrMoV钢在4种焊接工艺条件下的插销临界断裂应力和焊接热循环参数,并结合插销断口微观组织观察,综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性并得出了相应临界断裂应力预测公式.研究结果表明,10Ni8CrMoV钢具有较强的焊接冷裂纹敏感性,提高预热温度及后热均显著降低其焊接冷裂纹敏感性,临界应力预测公式与小铁研试验结果吻合较好.     

发动机安装座焊缝开裂分析

采用宏观观察、SEM断口检查、材料检查、金相检查方法对某发动机部件安装座焊缝裂纹进行了检查及分析,确认了该裂纹产生是由于在发动机该部件的薄壁上焊接该安装座时,存在焊接应力;装配焊接定位时产生校正应力;加之导管传给安装座的振动应力,叠加产生较大的应力,在此大应力的作用下,由安装座焊缝边缘应力集中的薄弱部位产生疲劳裂纹.提出了预防安装座焊缝疲劳裂纹失效的防范措施.     

应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围△K值具有显著的影响.随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势.当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度△K作为裂纹扩展的主导驱动力.当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征.     

同轴单搭接接头破坏过程研究

在实验所得结果之基础上研究了预偏角对单搭接胶接接头破坏机制的影响,用弹塑性有限元法模型得到了不同裂纹长度时接头整体和胶层中心等效应力沿裂纹尖端的分布,并研究了外载大小、裂纹长度对应力强度因子的影响.结果表明,同轴接头和标准接头的破坏均从胶层界面开始,但同轴接头以形成较多小裂纹为主,而标准接头中裂纹沿着胶层向中部扩展,最终导致破坏;随裂纹长度的增加,接头上等效应力渐增,胶层中心峰值应力也增大,裂纹尖端的应力远高于其他部位;当裂纹扩展到临界尺寸时,接头会迅速破坏.     

酚醛模压复合材料制品裂纹产生原因及对其质量的影响

在多年酚醛模压复合材料制品研制工作中,发现少数制品在不同时期有大小不等、深浅不一的裂纹出现,严重影响了制品质量和使用.本文通过对酚醛模压复合材料制品力学与热学性能、制品裂纹出现特点等进行分析,阐述了裂纹产生根本原因,接着深入阐述了制品应力种类及其产生原因,最后阐述了应力、裂纹对制品的影响等;此外,还阐述了应力对制品宏观影响表现形式等.