FATIGUE CRACK PROPAGATION OF SQUEEZING 19v.-%-SiCw / 6061Al COMPOSITES UNDER (Ⅰ+Ⅱ) MIXED LOADING

研究了挤压１９ｖｏｌ－％ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料在（Ｉ＋Ⅱ）型复合应力作用下疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹扩展时的偏转角。用扫描电镜观察了与预测裂纹相邻的裂纹扩展区的口形貌。结果表明，在（Ｉ＋Ⅱ）型复合应力作用下，裂纹沿最大主应力方向扩展；当ΔｋＩ和ΔＫⅡ共同达到一特定值时，裂纹开始扩展；裂纹偏转角不同，扩展阻力出不同。     

Ⅱ型加载条件下疲劳裂纹扩展试验研究

对４种金属材料在Ⅱ型加载条件下的疲劳裂纹扩散行为进行的试验研究表明：在Ⅱ型加载条件下，裂纹可能仍沿Ⅱ型方向继续扩展，亦可能发生分支转变成Ⅰ型甚至Ⅰ＋Ⅱ型扩展，主要取决于材料本身的性质和它们的微观结构以及应力水平。当裂纹仍沿Ⅱ型方向扩展时，其扩展速率比相当应力水平的Ⅰ型裂纹扩展速率要大得多。     

7050铝合金Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹研究

为研究7050铝合金在Ⅰ-Ⅱ型复合加载下疲劳裂纹扩展规律,在Amsler HFP5000高频试验机上利用Richard加载装置,完成紧凑拉剪(CTS)试样疲劳裂纹扩展试验,利用有限元对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹进行数值模拟,采用APDL命令流计算不同裂纹长度的应力强度因子,并引入最大周向应力准则计算裂纹扩展角,用有限元计算等效应...     

T应力对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展的影响

利用最大周向正应力判据MTS重新分析研究了脆性破坏的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展,其中考虑了平行于裂纹方向的非奇异项T应力。以平板中的斜裂纹处于双向受力为研究对象,通过两个方向力的不同组合以及裂纹与受力方向的夹角变换得到包括纯I型和纯II型在内的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,分析了T应力对裂纹扩展方向以及断裂时的应力强度因子的影响,并将预测结果与现有的实验数据进行了比较。在此基础上,给出了不同T应力条件下通用的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展条件,可用于给定几何试件的脆性断裂判定。分析结果表明:裂纹尖端非奇异项T应力对裂纹扩展的影响是不可忽略的,尤其是对II型断裂的影响更为明显。     

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     

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。     

混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂判据研究

本文基于混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂的试验研究，考虑到裂纹尖端混凝土双向受力时的破坏特征，提出了一个新的判断混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型开裂的准则－复合应力准则。本文进行了一组偏直裂纹三点弯曲梁的试验，并用奇异元与等参元相结合的有限元法计算了裂纹失稳扩展时的应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ，采用试验结果确定了复合应力准则中的参数。与其它复合型断裂准则及国内试验结果的对比表明，本文提出的准则准确性好，适应性广。     

(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     

混凝土Ⅰ—Ⅱ复合型断裂判据研究

本文基于混凝Ⅰ－Ⅱ复合型断裂的试验研究，考虑到裂纹尖端混凝土双向受力时的破坏特征，提出了一个新的判断混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型开裂的准则－复合应力准则。本文进行了一组偏直裂纹三点弯曲梁的试验，并用奇异元与等参元相结合的有限元法计算了裂纹失稳扩展时的应力强度因子ＫⅠ、ＫⅡ，采用试验结果确定了复合应力准则中的参数。与其它复合型断裂准则及国内试验结果的对比表明，本文提出的准则准确性好，适应性广。     

木质包装复合材料的宏观断裂模式研究

断裂为构件在力及环境单独或联合作用下,材料本身连续性产生局部或整体的破坏.通常断裂是由裂纹扩展引起.根据复合材料力学和断裂力学原理,分析比较几种不同成分、不同复合形式的木质包装复合材料力学性能及其断口裂纹扩展形式.结果表明,多层实木胶合板材料具有最大的比强度97.01MPa·m3/kg和比模量6123.25MPa·m3/kg;所有测试材料的断口裂纹扩展均属于Ⅰ型张开型裂纹、Ⅱ型滑开型裂纹2种基本形式.     

铺层方向和裂纹混合比对复合材料层压板混合型断裂韧性影响的试验研究

试验研究了复合材料层压板的铺层方向以及裂纹混合比对层间裂纹分层扩展的影响规律。试验结果显示: 在非0°单向板的 Ⅰ 型层间裂纹分层扩展过程中, 会出现层间裂纹穿过分层开裂面的铺层而偏离到相邻铺层间扩展的现象, 而0°铺层具有阻止该裂纹偏离扩展的作用; 在不同裂纹混合比的层压板分层开裂试验中, 相应的0°单向板的断裂韧性均可以作为下限值而偏安全; 混合断裂韧性( Ⅰ 型断裂韧性+ Ⅱ 型断裂韧性)随着裂纹混合比的变化呈现类似正弦曲线的变化规律。      

陶瓷基复合材料（SiCw／Y—TZP）在循环压应力下的疲劳裂纹扩展

研究了碳化硅晶须（ＳｉＣｗ）增强，Ｙ２Ｏ３稳定的ＺｒＯ２四方多晶体（Ｙ－ＴＺＰ）复合材料（ＳｉＣｗ／Ｙ－ＴＺＰ）在循环压应力作用下的疲劳特性，单边缺口弯曲试样在纵向循环压应力作用下缺口根部产生垂直于压应力的Ｉ型裂纹，类似于金属材料，在室温下循环应力导致Ｉ型裂纹的稳定扩展。压应力在缺口根部产生的不可逆损伤区在循环卸载过程中形成较大的残余拉伸应力场，使裂纹萌生并长大，同时，裂纹面产生的碎粒及晶须拔出导     

基于微观结构的热喷涂WC/Co涂层裂纹生长模拟

涂层微观结构特征直接影响涂层的寿命,基于涂层微观结构研究涂层裂纹扩展特征成为评价热喷涂层性能的重要问题.本文基于WC/Co涂层微观结构建立了有限元模型,并采用XFEM方法研究了单应力状态预存裂纹行了模拟,获得了涂层微观裂纹扩展的损伤规律.研究表明:在拉应力作用下,沿着WC-Co边界产生的应力集中是涂层裂纹产生的根源;WC/Co涂层浅表面(0.125b,b为涂层厚度)的水平裂纹对垂直拉应力敏感、吸收能量快,0.78b处的裂纹扩展后对应力响应迅速,因此0.125b与0.78b是WC/Co涂层裂纹生长的关键深度;在0.78b处,当初始裂纹角度0°～45°时,扩展位移逐渐减小,扩展偏转角增大,45°时存在能量积累导致角度快速偏转.在周期应力作用时,WC/Co涂层的疲劳周期随应变幅值增加而减小;应变幅值相同时,WC/Co涂层的疲劳周期随频率增加而增加.     

交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展有限元分析

为了解决交通信号支撑结构疲劳裂纹扩展的问题,利用ANSYS软件对已有的信号支撑结构静力和疲劳试验分别建模分析,并用有限元结果与试验结果进行对比。研究表明：静力加载模型中,圆钢管上最大Mises应力为413.7 MPa,有限元结果与试验结果较为接近;裂纹最深点△K_Ⅱ和△K_Ⅲ值较小,△K_eff与△K_Ⅰ几乎完全相等,裂纹扩展寿命主要受△K_Ⅰ值的影响;远离裂纹端点处各点的△K_Ⅰ值呈现出M形状;Bowness公式计算得到的裂纹最深点的△K_Ⅰ值比有限元结果大,利用该公式预测交通信号支撑结构端板与圆钢管焊接节点的疲劳寿命较为保守。     

定向断裂双孔爆破含缺陷介质裂纹扩展的动焦散试验

利用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,进行双孔爆破爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展试验。研究了含水平预制裂纹和竖直预制裂纹的介质裂纹扩展路径、速度、加速度和裂尖动态应力强度因子变化规律。试验结果表明:在爆炸应力波作用下,预制裂纹尖端起裂,并扩展。炸药爆炸后,主裂纹的扩展速度迅速达到峰值,之后开始振荡减小,其加速度呈现波浪起伏式的振荡变化。次裂纹起裂后速度增大至峰值,然后开始减小。主裂纹尖端的动态应力强度因子K_Ⅰ从峰值振荡减小,又振荡增加至第二个峰值,之后振荡减小。次裂纹尖端的动态应力强度因子K_Ⅰ达到最大时,次裂纹起裂,之后K_Ⅰ振荡减小。裂纹扩展的过程中K_Ⅱ基本都小于K_Ⅰ。     

Al－Li合金缺口疲劳短裂纹行为的研究

研究了不同时效状态的Ａｌ－Ｌｉ合金短裂纹的扩展规律，缺口曲率半径对短裂纹扩展规律的影响．在相同的时效温度下，裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ随时效时间增加而加快；钝缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在缺口应力场内变化不大，然后随着应力强度因子的增加而逐渐变大，而锐缺口萌生裂纹的ｄａ／ｄＮ在裂纹萌生后很快下降到最小值，然后又逐渐回升．     

化学钢化前后玻璃表面裂纹扩展的实验比较与数值模拟

本工作对手机超薄盖板玻璃表面裂纹萌生及扩展过程进行了实验比较和数值模拟。结果表明：对于未经化学钢化处理的玻璃，在载荷为9.80 N的情况下，裂纹萌生时间为压痕出现后30 s；而对于化学钢化玻璃，即便在严苛环境条件下，在9.80 N的载荷作用下，缺陷压痕处未发现裂纹。ABAQUS数值模拟结果表明：（1）最大主张应力位于压印缺陷的四角，并沿径向向外扩展；（2）化学钢化玻璃的最大主张应力比未经化学钢化的玻璃低465 MPa。数值模拟得到的最大主张应力位置与实际裂纹萌生位置一致。对玻璃表面裂纹扩展行为的认识有助于高强度超薄盖板玻璃的研发。     

腐蚀环境下的da/dN自动检测技术研究

对几种舰船用结构材料进行了腐蚀环境下裂纹长度的测量技术研究。设计制作了适用于腐蚀环境下的Ⅰ型和Ⅱ型类标准C(T)试样及其相应的腐蚀疲劳循环装置；建立了不同试样型式下柔度系数的求解方法，并求出了Ⅰ型和Ⅱ型类标准C(T)试样的柔度系数和归一化裂纹长度与无量纲柔度的函数方程。通过大量验证试验，证明了所求柔度系数的正确性。在此基础上，建立了腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率试验中裂纹长度的自动检测技术。     

沉积颗粒对7N01-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

利用自主设计的实验方法,结合疲劳裂纹扩展速率测试以及断口微观形貌观察研究了R=0.1和R=0.5两种应力比下,石墨和氧化铝沉积颗粒对7N01-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:在两种应力比条件下,裂纹扩展Ⅰ、Ⅱ阶段中,合金在石墨颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率均最快。当R=0.5时,在裂纹扩展Ⅰ、Ⅱ阶段,合金在氧化铝颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率最慢。当R=0.1时,在应力强度因子ΔK15 MPa·m~(1/2)阶段,合金在氧化铝颗粒环境下的疲劳裂纹扩展速率最慢,在ΔK=15～30 MPa·m~(1/2)阶段,合金在氧化铝颗粒环境和大气环境下的疲劳裂纹扩展速率相当。石墨颗粒环境下合金疲劳裂纹扩展速率的增加是由于石墨颗粒的润滑作用降低了疲劳卸载过程中的裂纹闭合效应。氧化铝颗粒环境下合金疲劳裂纹扩展速率的降低是由于氧化铝颗粒在断面的沉积增强了疲劳卸载过程中的裂纹闭合效应。     

含单侧预制裂纹梁的冲击动态断裂过程试验研究

利用动焦散线试验方法研究了冲击下预制裂纹梁的动态断裂行为,对比分析了冲击荷载作用下单裂纹与双裂纹试件的应力强度因子、扩展轨迹以及速度、加速度等参数的变化规律。试验结果表明:冲击荷载作用下,含双裂纹且主裂纹在冲击点正下方的试件起裂时间最早,裂纹扩展后期朝向次裂纹方向发生较小的偏移;含Ⅰ型单裂纹的试件起裂时间次之,裂纹扩展路径呈直线;含双裂纹且两条裂纹均偏置于冲击点的试件起裂时间最晚,扩展过程中发生明显的曲裂现象。同时,裂纹扩展过程中曲裂现象越严重,裂纹扩展的最大速度就越小。在落锤冲击试件到试件断裂的整个阶段,应力强度因子一直表现出振荡变化。含双裂纹的试件,在主裂纹扩展中期,次裂纹上的应力强度因子有一个快速下降的过程。