一个简化的表面裂纹应力强度因子的计算公式

通过三点弯曲加载的表面裂纹试样研究了碳氮共渗、渗氮及调质几种不同热处理的(?)面裂纹疲劳扩展行为。试验证实:半椭圆表面疲劳裂纹的长轴(c)、短轴(α)与试样厚度(B)符合α/c α/B=0.99±,,12的关系式。并且在我们的试验范围内(0.33≤α/c≤0.71;0.29≤α/B≤0.67),其长轴端应力强度因子可用简单的放学式进行计算:△K_c=A·△,(πc)/(1/2)·M_w.其中A≈0.5。由此大大简化了表面裂纹应力强度因子的计算。     

WE94镁合金长寿命疲劳小裂纹萌生和扩展行为研究

镁合金作为结构材料在汽车、航空、航天等领域有广泛的应用前景,在实际服役过程中存在高频振动荷载的长期作用。为解决镁合金结构件在长寿命服役条件下的安全与可靠性问题,基于旋转弯曲和超声振动加载两种疲劳实验方法,研究WE94镁合金在高周与超高周区间（104～109周次）的疲劳强度与失效机制。结果表明,疲劳裂纹萌生于沿基面的滑移带并在断裂面上形成解理状“小平面”形貌;而在疲劳小裂纹扩展初期,裂纹面存在大量细小平行状条带,该条带于裂纹尖端与孪晶带的交互作用过程中形成。因此,镁合金疲劳小裂纹的萌生与扩展过程对材料局部微结构形态与变形机制表现出密切的相关性。     

方形截面管横向裂纹的应力强度因子KI

利用裂纹张开能量释放率建立了一个求解方形截面管横向裂纹应力强度因子的一个方法。给出了方形截面管裂纹张开能量释放率的 G*-积分表征,以及和应力强度因子的关系。同时也给出了 G*-积分与载荷、几何参量以及机械性能参数的关系,进而得到方形截面管横向裂纹的应力强度因子。给出的方法不仅适用于一般箱形结构件的裂纹问题,也适用于其它有限边界多边管状结构的三维裂纹问题,过程极为简单。     

裂纹面荷载作用下多裂纹应力强度因子计算

该文基于比例边界有限元法计算了裂纹面荷载作用下平面多裂纹应力强度因子.比例边界有限元法可以给出裂纹尖端位移场和应力场的解析表达式,该特点可以使应力强度因子根据定义直接计算,同时不需要对裂纹尖端进行特殊处理.联合子结构技术可以计算多裂纹问题的应力强度因子.数值算例表明该文方法是有效且高精确的,进而推广了比例边界有限元法的...     

300M钢冲击疲劳断口起裂部位宏观特征和裂纹萌生机制

本文测定了300M钢经870℃油淬和250℃等温淬火后小能量多次冲击的A(冲击能量)—N(冲击破断周次)曲线,考查了应力集中系数对A—N曲线的影响,比较了油淬组织和等温淬火组织的多冲缺口敏感性,着重观察和分析了冲击疲劳断口起裂部位的宏观特征,并依此对该钢在不同应力集中系数和冲击能量下的多冲疲劳裂纹萌生机制作了初步探讨。     

疲劳裂纹萌生的细观效应

Ｘ射线衍射分析表明，在疲劳极限载荷下循环加载１０＾７次事，退火态１６Ｍｎ在厚度约３个铁素体晶粒大小的表层内，３００Ｍ钢在厚度经１５个原奥氏体晶粒大小的表层内，喷丸强化３００Ｍ钢在距表面２００－３２０μｍ的亚表层内发生ＸＲＤ效应的明显变化。     

含多裂纹加筋结构应力强度因子计算及其应用

本文建立了一种用于求解任意截面的桁条及铆钉任意排列的薄壁加筋结构应力强度因子的混合法。本方法基于双排交错排列的铆接加筋板变形协调方程联立求解柳钉力，进而求得应力强度因子。其中桁条及蒙皮的位移影响系数分别由有限元（裂尖采用八结点奇异等参元）方法及Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ应力函数得到。本方法已用于某飞机（τ型、Ｙ型桁条）的机翼壁板内力再分配因子计算及运七飞机机翼壁板的剩余强度分析中。     

表面裂纹应力强度因子计算的边界元法

本文用8节点二次等参元边界元法计算了半椭圆形表面裂纹的应力强度因子。在裂纹尖端附近使用了8节点奇异元,而在除裂尖附近以外的边界使用了4～8节点的变节点单元,以便于网格的疏密过渡。文中采用的等精度积分等处理方法都在一定程度上提高了解法的有效性。通过将本文解与高自由度的Newman有限元解比较表明:本文解的精度是较高的,也说明了用边界元法解这类问题只需很少的自由度就能得到令人满意的结果。     

拉—拉疲劳下15MnMoVN多裂纹扩展研究

为分析单裂纹或多裂纹在裂纹面承受疲劳拉伸载荷作用下尖端应力强度因子变化规律和裂纹形貌变化以及疲劳寿命情况,以含不同初始长深比的半椭圆单裂纹或双裂纹的薄片试样为研究对象,对试样在应力比R=0.1的疲劳拉伸载荷下单裂纹或双裂纹情况进行了仿真分析。建立含裂纹试样的有限元模型,仿真分析了裂纹在扩展过程中尖端应力强度因子的分布情况,并将单裂纹扩展结果与双裂纹相互作用影响下的结果进行了对比研究;进行含裂纹试样的疲劳实验,分析了含单裂纹或双裂纹的试样的断裂面的形成原因,并验证仿真结果正确性。结果表明,裂纹面之间的相互作用会逐渐影响裂纹的扩展方向、扩展速率以及在扩展过程中尖端应力强度因子的变化趋势;而且初始形貌为半椭圆形的双裂纹在相互作用影响下会逐渐过渡到半圆形。     

区域分裂法用于抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子的三维有限元计算

本文用三维有限元方法求解抽油杆表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用区域分裂算法，由裂端２７节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹的变化．算例与数值计算吻合得很好，表明本文结果有较高的精度。     

残余应力场中疲劳裂纹的闭合作用

疲劳裂纹在残余压应力场中的扩展可藉助于裂纹闭合力来描述。采用板状试样相变温度下急冷以获得长程残余压应力场。应用动态测定法可同时测得裂纹闭合力和扩展速率。结果表明,残余压应力的最大值位置与扩展速率的最低值和闭合力的峰值所对应的裂纹长度基本相同。可以认为残余压应力提高了裂纹的闭合力,它使最小有效应力强度因子 K_(eff min)升高,从而减小了裂纹的扩展驱动力△K_(eff),这是裂纹扩展速率降低的主要原因。     

表面裂纹应力强度因子计算及扩展跟踪的权函数法

 介绍了一种显式的权函数法,并将这种方法用于圆柱形容器接管外拐角表面裂纹的应力强度因子计算和扩展跟踪上.结果表明,权函数法可以用于分析各种载荷下不同形状的裂纹.就一般的工程问题而言,权函数法不失为一种与有限元法互补的方便有效的分析方法.     

新的估算表面裂纹应力强度因子经验公式

该文给出了新的估算拉伸和纯弯曲载荷下表面裂纹应力强度因子的经验公式。根据疲劳裂纹扩展的数值模拟结果确定强度因子分布函数;利用按已知应力强度因子分布函数求裂纹形状及相应应力强度因子的方法计算给定尺寸的表面裂纹的应力强度因子;通过对数值结果的曲线回归得到估算表面裂纹应力强度因子经验公式。利用该公式对有限厚度和宽度平板内表面裂纹的应力强度因子进行了估算,并与已知的半椭圆形表面裂纹的应力强度因子解进行了比较。该文结果为估算表面裂纹应力强度因子提供了一种新的途径。     

残余应力场中疲劳裂纹闭合模型的扩充

在残余应力场中一般采用残余应力强度因子法预测疲劳裂纹的扩展,但它未考虑残余压应力对裂纹的闭合效应。本文以八十年代初J、C、Newman提出的疲劳裂纹闭合模型为基础,加以修正和扩充使之适用于单边裂纹体,并在原有模型的裂纹面接触应力上迭加残余应力参量。通过实验测定了40Cr钢高温回火态试样在有和无残余应力场时的裂纹闭合力和扩展速率,结果表明,计算值与实验值基本一致。扩充模型尚存在些问题有待改进。     

多裂纹导电薄板电热温度场和应力场的计算

讨论了对带有n个共线裂纹的薄板,在无穷远处加载电流实施止裂时板内的温度场和应力场。文中利用了复变函数的方法计算得到了电流场、温度场和应力场的分布状态。计算中考虑了材料热传导系数、线胀系数、弹性模量随温度的变化。作为算例,以带有两个共线裂纹、牌号为GH2132GH的高温合金制成的薄板进行了计算,给出了应力、温度与加载的电流密度及裂纹尺寸的关系;分析了导热系数随温度的变化对温度场数值的影响。     

双轴弯曲载荷下表面裂纹应力强度因子的数值计算

本文通过FRANC3D软件计算双轴弯曲载荷下表面裂纹前缘的应力强度因子,数值计算和理论计算结果基本吻合;通过等裂纹面积不同纵横比的表面裂纹前缘应力强度因子的分析可知:当表面裂纹为浅裂纹时,等裂纹面积下a/c=1/3时椭圆表面裂纹最为危险;当表面裂纹为深裂纹时,等裂纹面积下a/c=2时椭圆表面裂纹最为危险。     

柔度法测试车轮轮箍的疲劳裂纹萌生寿命

借助MTS TESTSTAR材料试验机的Fatigue Crack Growth Test应用软件，建立了材料的疲劳裂纹萌生寿命测试方法——柔度法。用该方法测试了HDSA车轮和LG61轮箍的疲劳裂纹萌生寿命，并与其它六种车轮的有关数据进行了对比。结果表明，HDSA车轮和LG61轮箍的疲劳裂纹萌生寿命分别比915D车轮提高了33．4％和35．5％。