分形理论在陶瓷材料断裂行为中的应用

综述了近年来分形理论在陶瓷材料断裂行为和断裂机制方面应用的进展情况,主要包括分形理论的产生、陶瓷断口的分形特征和分形维数的测定方法、材料断裂的分形模型以及分形维数与材料性能之间的关系.通过对Al2O3-TiC(AT)和Al2O3-TiC-4%Co(ATC)(体积分数)两种复合材料表面压痕裂纹扩展特征分析和分形维数的计算,获得与其断裂行为相关的信息,结果表明ATC材料的断裂韧性和抗弯强度均有较大提高,其断裂模式从典型的沿晶断裂转变为沿晶/穿晶混合断裂模式,对两种材料表面压痕裂纹的分形计算表明ATC的压痕裂纹具有较高的分形维数,与其较高的断裂韧性存在正比例的对应关系.     

分形下材料裂纹的临界表面能

分形理论在金属断裂分析方面的应用越来越广,针对材料裂纹临界表面能与实际表面能存在较大误差的现象,分析并修正了临界表面能与分形尺度的关系.将裂纹临界表面能准则的裂纹平直路径扩展假设修正为分形路径扩展,采用分形理论建立了沿晶断裂、穿晶断裂、沿晶和穿晶混合断裂的分形模型,并根据自相似性分别计算其Hausdorff维数.最后在...     

分形理论在陶瓷材料断裂行为中的应用

综述了近年来分形理论在陶瓷材料断裂行为和断裂机制方面应用的进展情况，主要包括分形理论的产生、陶瓷断口的分形特征和分形维数的测定方法、材料断裂的分形模型以及分形维数与材料性能之间的关系。通过对Al2O3-TiC（AT）和Al2O3-TiC-4％Co（ATC）（体积分数）两种复合材料表面压痕裂纹扩展特征分析和分形维数的计算，获得与其断裂行为相关的信息，结果表明ATC材料的断裂韧性和抗弯强度均有较大提高，其断裂模式从典型的沿晶断裂转变为沿晶／穿晶混合断裂模式，对两种材料表面压痕裂纹的分形计算表明ATC的压痕裂纹具有较高的分形维数，与其较高的断裂韧性存在正比例的对应关系。     

金属断裂表面的分形(Fractal)与断裂韧性

本文借助于图象分析技术使用Slit island方法研究了两种高强度钢不同热处理制度和不同试验温度条件下平面应变断裂表面的分形维数.结果表明,断裂表面是一种分形结构,断裂韧性K_(IC)值的对数随分形维数D_F增加成单调下降的直线关系.这种关系反映了不同热处理制度所引起的材料微观结构变化和不同试验温度所引起的断裂机制变化,D_F可以做为金属断裂韧性的一种度量。最后,用临界裂纹扩展力与不规则断裂表面真实面积之间的关系对结果进行了理论分析.     

氢致裂纹扩展的分形模型

基于氢致裂纹扩展的氢增塑性理论,提出一种氢致裂纹扩展 的分形模型,并根据分形几何理论,建立了金属在氢环境下广义有效表面能Γ(H)与分形 维数D以及氢致裂纹扩展应力强度因子KIH的关系,从而得到D与KISCC的 关系,并进行实验验证,表明方法的正确性.     

分形理论在机械设备状态监测与故障诊断中的应用

分形理论是研究非线性问题的重要手段.介绍分形理论的基本概念,对分形特征进行了数学描述,并提出各种分形维数的计算方法和应用范围,论述分形理论在机械设备状态监测、磨损失效分析、断裂和裂纹失效分析、腐蚀失效分析和超声波检测等方面的应用.     

分形几何与Ti（C,N）基金属陶瓷的断裂

本文介绍了分形维数及其在材料断裂科学中的某些应用，用扫描电镜观察了大量金属陶瓷断口，用图象仪测量了断口的分形维数，研究了金属陶瓷在室温三点弯曲条件下，断裂表面的分形维数与横向断裂强度以及微观组织之间的关系。实验结果表明，横向断裂强度σｂｂ的对数值随分形维数ＤＦ增加呈单调上升的直线关系，显微组织的变化对分形维数有重要影响，分形维数与断裂机制之间存在一定的对应关系。     

硼酸铝晶须增强6061铝合金复合材料的断口分形分析(英文)

硼酸铝晶须增强6061铝合金基复合材料中的界面反应影响其断口分形维数。该复合材料由压力铸造法制备,采用垂直剖面法分析拉伸断裂断口。当量尺度分别取3-15μm以及1-5μm时,可以在断口上发现分形现象。当量尺度在3-15μm的分形域,其分形维数与材料抗拉强度显著正相关。实验结果表明,随热处理时间的延长,界面反应产物的分布与状态可以改变材料的微观断裂模式,进而影响断口的粗糙度和分形维数,同时决定材料的抗拉强度。而当量尺度为3-15μm的分形域,其分形维数受热处理程度的影响不很显著。     

多孔结构表征及分形理论研究简况

多孔材料通常具有复杂的宏微观结构,难以用传统的方法对其结构和性能进行科学描述.分形理论是研究多孔材料结构和性能的有效手段.本文简要介绍了传统多孔结构表征方法及其优劣,重点综述了采用分形理论在研究多孔材料的结构、传热传质等功能特性方面的研究进展.     

多孔结构表征及分形理论研究简况

多孔材料通常具有复杂的宏微观结构,难以用传统的方法对其结构和性能进行科学描述.分形理论是研究多孔材料结构和性能的有效手段.本文简要介绍了传统多孔结构表征方法及其优劣,重点综述了采用分形理论在研究多孔材料的结构、传热传质等功能特性方面的研究进展.     

晶须增强锌铝合金复合材料拉伸断口分形

分析研究了挤压复合温度对Ｋ２Ｏ·６ＴｉＯ２Ｗ／ＺＡ２７合金复合材料的拉伸断口分形维数的影响规律及与拉伸断裂功之间的关系。研究发现该复合材料的拉伸断口具有统计自相似性,可以用分形维数来描述,自相似性的测量步长范围在０．１８５～３．７５０μｍ之间为最佳。复合材料拉伸断口分形维数同拉伸断裂功之间有较好的对应关系,分形维数随拉伸断裂功的增加呈线性增大。     

TC11钛合金焊接疲劳损伤分行演化方程建立

用航空发动机压气机叶盘常用材料TC11钛合金焊接试件，做了控制应变的疲劳寿命试验，获得了最大加载应变与疲劳寿命的关系曲线。应用数据处理技术研究了疲劳断口分维数测量中电镜放大倍数及测量码尺的选择问题，改进了二次电子线扫描分维数处理方法，并成功地应用于钛合金焊接接头断口分维数的测量，获得断口分维数与疲劳寿命关系近似正比例关系。由已建立的焊接结构疲劳损伤分形演化理论模型，建立了一定载荷下TC11钛合金焊接接头疲劳损伤分形演化方程。对航空发动机整体焊接叶盘疲劳寿命预测有重要意义。     

易切削钢冲击断口分维的随机分形分析

建立横向冲击时易切削钢裂纹扩展的随机分形模型，计算了冲击断口的随机分形维数Ｄ，比较和分析了Ｄ、非随机分形维数与实测分形维数。结果表明随机分形断裂模型与实验数据完全吻合。     

金属断口纵剖面线分形图的微分曲线研究

针对金属断口纵剖面线分形图的ＲＣＳ特性，应用Ｓ６００数字图像处理系统对其微分曲线进行了研究，提出了Ｐｒｏｆｉｌｅ的Ｐ谱模型与有关特征参数，用以全面描述Ｐｒｏｆｉｌｅ的分形特性，并应用于球墨铸铁断口Ｐｒｏｆｉｌｅ分形的统计分析和断裂机制研究中．     

分形用于金属断裂研究的力学量选择问题SCIEI

本文给出了一个描述临界裂纹扩展力的分形模型．指出：断口的分形结构是裂纹扩展过程的产物，因此将分形用于金属断裂研究时，所选择的力学量应该能表征裂纹扩展过程所具有的耗散性；弹性断裂力学的ＫＩｃ、ＪＩｃ等裂纹起裂韧性与断口的分形维数是不相容的．     

基于FBM的分形插值方法

系统阐述了分形插值的原理,介绍了分形布朗运动（ＦＢＭ）的概念及其构造方法,针对自然界实际系统分形特性,提出了实际ＦＢＭ系统分形特性的判别准则。在此基础之上提出了基于ＦＢＭ的分形插值方法,阐述了分形插值的基本条件;对于实际的裂隙结构,利用分形插值方法建立的模型进行了渗流计算,并与常规插值所得结果进行了比较。结果表明,对于具有分形特性的实际的复杂、非线性系统,利用基于ＦＢＭ的分形插值方法从大尺度来构造微观细节,能保持微观与宏观之间的相似性,更能取得有效的结果     

Examination of melting characteristics of pure titanium and welding procedure conditions. Welding of pure titanium,and joint performance (Report 1)

The results of investigations of special features of fatigue failure of the metal of welded joints using the new methods of fractal analysis of the fracture surfaces in metals science of welding are presented. The fractal dimension of the fracture surface is determined and its relationship with the kinetic characteristic of the process – the fatigue crack growth rate – is investigated. The relationships governing the effect of the composition of electrode coatings on the fatigue fracture characteristics are determined.     

锆-4合金低周疲劳断口裂纹扩展能量及分形特征研究

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程进行了探索性的研究。通过分析锆-4合金低周疲劳断口在裂纹扩展方向上能量及分形维数变化趋势，发现锆-4合金动态裂纹扩展中扩展期由3个阶段组成，每一阶段的能量和分形维数都不同。A-B段的能量最小，归一化值为0-0．0156，A-B段的分形维数居中，在工工方向均值为2．2796，标准差为0．0277，在LH方向均值为2．4516，标准差为0．0592。D-E段能量远大于A-B段，归一化值为0．8754～0．9652，但分形维数最小，LL方向均值为2．2214，标准差为0．0131，LH方向均值为2．3477，标准差为0．0550。F-H（或G-H）段能量最大，归一化值达到1，同时分形维数也达到最大，LL方向均值为2．3414，标准差为0．0704，LH方向均值为2．5398，标准差为0．0263。虽后，根据二次电子成像原理以及锆-4合金低周疲劳断口的形貌特征对此现象进行了初步分析。