位错从裂纹尖端的动态发射

在载荷作用下,位错一个个地从模式Ⅱ或模式Ⅲ的裂纹尖端放出。放射过程发生在局部应力强度因子达到临界值时,放射出来的位错以一定速度离开,运动速度与大于晶格摩擦力的有效剪应力的三次方成正比。本研究发现饱和所需的时间与晶格摩擦力的关系至大,与施加应力关系较小,几乎与放射位错的临界应力强度因子无关。无位错区的大小随着位错放出数目增加而加大,大的临界应力强度因子其值也大,但与晶格摩擦力的大小没什么影响。卸载时,某些位错回至裂纹内而消失,此时无位错区的大小依卸除的载荷而增加。位错的动态分布与静态分布不同,仅仅在饱和时二者才接近一致。     

位错发射与裂纹钝化

引言 位错活动是裂纹尖端塑性变形的原因,决定着裂纹扩展行为,所以,裂纹与位错的相互作用一直倍受关注。自从Ohr利用TEM观察到了位错从裂纹尖端的发射以及裂尖无位错的存在后,许多学者也采用不同的方法或利用不同的材料进行了类似的观察。在理论分析和计算机模拟方面,Bilby等首先提出     

莫来石陶瓷中的位错与断裂

有透射电镜和扫描电镜研究了莫来石陶瓷的亚结构特征和断裂过程。发现裂纹尖端成分布着位错列。认为这种特写位错的交互作用引起了莫来石陶瓷的解理和早期断裂，并使莫来石陶瓷在常温显示低的强度。实验证实，掺加第二相显微颗粒，能有效地钉扎位错，也提高了莫来石陶瓷的常温强度。     

炭黑填充丁苯橡胶在疲劳载荷条件下的断裂分析

为了研究炭黑填充的丁苯橡胶(CB-SBR)在完全松弛载荷条件下的疲劳裂纹扩展,并弄清裂纹增大的大致情况,利用以前针对天然橡胶(NR)的"微切削"技术,借助扫描电子显微镜(SEM)观察与疲劳裂纹相关的微观现象。结果表明:裂纹尖端会沿着带状撕裂线而扩展——这就解释了可结晶橡胶与非结晶橡胶在裂纹增大期间其疲劳响应的差异。因此,与NR之类可结晶弹性体相反,SBR在裂纹尖端处及块状材料中的微观结构是相似的,裂纹尖端并不会阻挡裂纹的蔓延。不仅如此,断裂表面的形态结构仅取决于疲劳裂纹蔓延过程中所遇到的粒子。     

裂纹尖端破损对无规纤维玻璃钢断裂的影响

对于无规玻璃纤维增强环氧树脂材料切口尖端的破损观察发现,大约在65％的断裂载荷时开始出现破损。破损区随着载荷的增加而增大。与破损区对应的有效裂纹长度用柔度标定技术确定。有预制切口的试件受到恒定载荷作用时,其有效裂纹长度的增量用测量裂纹口部的位移或柔度的变化来确定。文中指出,当应力强度因子到达临界值时,试件就发生断裂。     

晶格离散性石墨烯中位错的相互作用

石墨烯是通过共价键结合的材料，共价材料中的位错宽度很窄，一般只有晶格常数的几分之一，有必要考虑晶格离散效应。在连续弹性近似理论中，2个正负位错偶极子间的相互作用是互相吸引的，不存在稳定的位错偶极子对，而实际石墨烯中存在稳定的位错偶极子对，即S-W缺陷。本文基于离散修正的P-N模型，探讨得出石墨烯S-W缺陷中2个5-7边形位错之间的相互作用能与位错中心间距呈对数振荡关系，晶格离散效应导致位错间的相互作用势能出现局域极小值。     

三向碳/碳材料的损伤与断裂

一、序言大多数纤维增强复合材料断裂机制都是以裂纹扩展为主。试样在裂纹之前,裂纹尖端已有大量损伤发生,这种损伤类似于金属材料裂纹尖端前的塑性区。在大多数情况下,靠近裂纹尖端的损伤都是以纤维与基体脱粘形式出现的。纤维与基体脱粘要吸收一部分能量,     

聚丙烯低速拉伸时的形变特征

本文利用扫描电镜拉伸工作台观察了聚丙烯样条(带单边切口和不带切口两种样条)在低速拉伸时的形变特征。聚丙烯样条在低速拉伸时,先产生银纹和微裂纹,裂纹方向垂直于作用力方向,继续拉伸,可见到剪切屈服变形,剪切区的微裂纹方向与作用力方向平行。聚丙烯样条剪切区的取向强化效应和微裂纹转向与作用力方向一致是聚丙烯低速拉伸时表现出韧性的两个主要因素。具有单边切口的聚丙烯样条在低速拉伸时,尖端裂缝发展可分为3个阶段,即首先在切口尖端前方产生微裂纹,形成一个椭圆形区域,接着在切口尖端前方产生微孔,并进一步形成空洞,最后尖端裂缝与空洞并合,使裂缝向前发展,最终导致样条断裂。     

应力-腐蚀环境中含裂纹圆棒状杆件的断裂行为研究

应力-腐蚀环境中的圆棒状杆件以抽油杆为例进行研究,运用ABAQUS软件,模拟抽油杆表面的半椭圆裂纹。得到了不同尺寸的断裂韧性参数裂纹尖端张开位移(CTOD)的变化规律,半椭圆裂纹的尖端存在很到的应力集中,裂纹易在裂纹的底部进行扩展。结果表明,裂纹长度c为定值时,裂纹尖端张开位移(CTOD)与深度a成正比关系。裂纹长度c越大,裂纹尖端张开位移(CTOD)的增加将幅度越大;裂纹深度a为定值,在a/c较大时,裂纹尖端张开位移(CTOD)与深度a也成正比关系。     

原位合成TiB2-SiC基复相陶瓷高温性能及其磨损断裂力学机理的研究

在SiC基体中,用TiC和B4C为原料采用固相反应原理原位合成了高温自润滑TiB2-SiC基复相陶瓷,该复相陶瓷从400℃开始呈现高温减磨性能;复相陶瓷中TiB2颗粒产生的"钉扎效应",导致裂纹扩展路径偏转,改变了应力场的分布特性,降低了微裂纹尖端应力场强度,提高了裂纹扩展门槛值.TiB2-SiC磨损中存在断裂力学上的(Ⅰ Ⅱ)型和(Ⅰ Ⅲ)复合裂纹非平面扩展,以及裂纹尖端微小塑性屈服区的存在,使得裂纹扩展门槛值在"极限上值"和"极限下值"间随着裂纹扩展实际有效长度的变化而动态变化,导致材料延迟断裂.     

复合材料的Ⅰ型动态断裂力学分析

本文综合利用Laplace变换和Fourier变换,从理论上分析了含有贯穿裂纹的层合复合材料,在动载荷作用下裂纹尖端的Ⅰ型动态应力强度因子;并以冲击载荷为算例,考查了外层厚度和拉、剪模量变化对裂纹尖端应力强度因子的影响,为改善复合材料的断裂动力学性能提供了参考依据。     

非金属矿物粉体机械力化学研究进展

在球磨过程中,机械力化学使颗粒和晶粒细化产生裂纹,比表面积增大,晶格缺陷增多,晶格发生畸变和结晶程度降低,甚至诱发低温化学反应,可以制备出高活性矿物粉体和性能优异的材料。本文介绍了机械力化学在非金属矿物粉体研究中的最新进展,并对其未来发展进行了展望。     

单裂隙类花岗岩材料单轴抗压强度与破裂特征试验研究

为了探究单轴压缩条件下裂隙岩石的强度特性、起裂应力和破坏模式,对预制单裂隙试样进行单轴压缩试验,结果表明:与完整试样相比,裂隙试样单轴抗压强度随裂隙倾角的增加而降低,α=90°时,强度最低;当裂隙倾角小于45°时,试件破裂以反翼型裂纹为主;倾角大于75°时,以翼型裂纹为主。裂隙尖端应力随裂隙倾角发生改变,裂隙倾角为0～60°时,裂隙尖端产生拉应力集中区,在张拉作用下产生反翼裂纹;当裂隙倾角为75～90°时,裂隙尖端产生剪应力集中区,剪应力作用产生翼型裂纹。裂隙岩石试件的单轴压缩力学特性及破裂模式揭示了单裂隙岩石的力学行为特征,为破碎岩体支护及控制技术研究提供了科学依据。     

电工陶瓷材料裂纹扩展规律的研究

本文应用双扭法研究了四种电瓷材料静态疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:在空气介质中,所有试验电瓷材料均存在明显的裂纹亚临界扩展现象,且随裂纹尖端应力强度因子(K_1)增大呈现三个阶段关系。在不同介质中,裂纹扩展的敏感性按下列顺序变小:水、空气和煤油。试验还表明电瓷材料静态疲劳裂纹扩展规律与材料的配方、环境和受力等因素有关。     

环向约束下PE管裂纹扩展过程研究

为避免塑料压力管道内部裂纹失效易产生灾难性的破坏,以聚乙烯管道为例,通过在管道外表面施加环向约束打破动态能量释放率与动态断裂韧度平衡的阻止裂纹扩展,对不同尺寸的轴向裂纹在有、无环向约束下的扩展过程分别进行了仿真分析。结果表明,随着裂纹缺陷的轴向和径向发展,裂纹尖端最大应力不断的增大,可达到甚至超过管材的屈服极限;管材外表面有约束的存在,可有效降低裂纹的扩展速度和动力,从而减慢或阻止裂纹的进一步扩展。     

陶瓷材料的断裂力学

从断裂力学的观点出发,论述了裂纹快速扩展的应力集中和能量平衡条件,并对应力腐蚀或其它机理引起的裂纹慢速扩展加以解释。这一概念目前已得到实际应用。特别是裂纹的慢速和快速扩展条件已在定量测定的基础上作为组分、结构、温度和化学环境的函数加以研究。断裂研究不仅涉及材料中裂纹的起源亦涉及裂纹尖端的塑性区效应。 本文运用目前有关断裂方面的知识,对脆性陶瓷的裂纹行为作定量的科学解释。特别着重于最基本的概念和最重要的实例,以期有助于多晶陶瓷材料研究工作的开展。     

立式储罐结构超压失效分析

建立了储罐有限元分析模型,研究了储罐内部超压对罐底板变形的影响,同时分析了储罐超压对含缺陷角焊缝的裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明,储罐超压会导致罐底板发生提离变形,并且会导致含缺陷角焊缝的裂纹尖端应力强度因子增大,增加角焊缝结构失效的可能性。     

含裂纹金属板复合材料胶接修补结构残余热应力分析

残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF。并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响。结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著。     

单轴压缩下带圆孔的脆性岩板劈裂破坏研究

带圆孔的脆性岩板在单轴压缩荷载的作用下,其破坏过程一般经历弹性阶段,劈裂裂纹的产生与扩展,压剪裂纹的产生及岩板破坏几个阶段.分析了弹性阶段的圆孔四周的应力分布,解释了劈裂裂纹的产生机理,确定了劈裂裂纹产生的位置.通过分析开裂后裂纹尖端应力强度因子的变化规律,发现随着孔径的增大,起裂荷载减小,这个结论与实验结果非常吻合.而对于同一模型随着裂纹的扩展,应力强度因子减小,反映了劈裂裂纹的扩展是稳定的.对于岩石这种内部存在很多微小孔洞或不连续面的材料,通过该模型能从宏观唯像上解释岩石在单轴压缩试验中的劈裂破坏机理.     

砂浆的柔度标定曲线与阻力曲线特性

采用三点弯曲加载梁试件测定了砂浆的柔度标定曲线和载荷一沿初始裂纹及其韧带直线方向若干点位移循环加载全曲线.结果表明:用柔度标定法所测定的不同初始裂纹相对长度下临界应力强度因子大于直接测定最大载荷所得相应值;当初始裂纹相对长度一定时,若有效裂纹相对长度或其增量增加,断裂过程区相对长度估算值随着增加;当断裂过程区相对长度估算值一定时初始裂纹相对长度增加,有效裂纹相对长度及其增量增加;若初始裂纹相对长度一定时,裂纹口张开位移或初始裂纹尖端张开位移增加,有效裂纹相对长度增量随着增加;若裂纹口张开位移或初始裂纹尖端张开位移一定时初始裂纹相对长度增加,有效裂纹相对长度增量减少.