Mg-8%Li合金动态断裂行为的加载速率效应

利用Hopkinson压杆技术对Mg-8%Li合金进行动态断裂实验,研究该合金在高速冲击下的动态断裂行为及其加载速率效应。结果表明：在高速冲击条件下,Mg-8%Li合金呈现韧性断裂,断口中存在大量韧窝。随冲击速度由14.27 m/s增加到21.33 m/s,Mg-8%Li合金的动态断裂韧性降低,断口中二次裂纹明显增多,从而使Mg-8%Li合金在高加载速率下表现出脆性断裂倾向。     

TC4钛合金动态Ⅱ型裂纹扩展速度与加载速度的关系研究

为了确定TC4钛合金动态II型断裂实验中的起裂时间,计算TC4钛合金在发生II型断裂时塑性区能量吸收和裂纹扩展的速度,使用分离式霍普金森压杆装置对TC4钛合金进行动态II型裂纹扩展实验。采用高速数字散斑相关方法获取观测点处位移-时间历程曲线,确定了动态II型裂纹扩展的起裂时间,并计算出裂纹扩展速度。使用ABAQUS/Explicit软件建立有限元模型与实验结果进行同工况比对,在确认模型准确性后采用不同的加载速度研究II型加载条件下的裂纹扩展形式差异,计算出不同加载速度下的II型裂纹扩展速度,并得出加载速度与II型裂纹扩展速度的关系式。     

HTPB固体火箭推进剂启裂断裂韧性的试验测定

为研究软性材料的HTPB固体火箭推进剂的断裂韧性,采用多试样方法和J积分测试法,综合运用高速显微摄像,跟踪观测了含裂纹拉伸试样的启裂点.采用最小二乘法处理推进剂材料力学性能的离散性,测定了单边穿透裂纹拉伸试样启裂J积分值,该值为1.852 3kJ/m2.试验表明,HTPB固体火箭推进剂裂纹尖端的钝化现象明显,高速显微摄...     

应力波载荷作用下材料断裂韧性JId测试研究

本文建立了一个测定动态弹塑性断裂韧性JId的方法。该方法利用改进的Hopkinson压杆加载Charpy冲击试样,利用压杆上应变片记录的入射应力波和反射应力波,由一维应力波理论得到试样所受的载荷和加载点位移,在建立的裂纹尖端张开位移COD和裂纹扩展量△a的关系中,令△a=0,可得到裂纹起裂时的临界（COD）,从而确定裂纹的动态起裂点,与其它方法相比,本文的方法不需要昂贵的仪器来测试动态断裂参数;不需将应变片贴在试样上确定起裂时间,所以该方法可在较高或较低的温度下使用;在动态弹塑性断裂韧性JId的计算中,考虑了材料的动态应力一应变行为,使测得的JId值能更好地反映材料在应力波载荷作用下的动态断裂性能。     

基于三维CT试样的X65钢裂纹扩展规律研究

海底管道是运输石油、天然气等战略资源最为安全和经济的方式,X65钢作为管道钢的主要制造材料,其稳定性和安全性备受关注.针对X65钢的疲劳裂纹扩展问题,建立三维紧凑拉伸(CT)试样的有限元模型,分别用扩展有限元法(XFEM)和专业裂纹扩展仿真软件模拟裂纹准静态和动态扩展过程,通过疲劳试验对模拟结果进行验证.结果表明:基于裂纹动态扩展的数值模拟结果更接近实际情况,通过疲劳试验测得的K值与裂纹动态扩展模拟值相差小于3％,而与XFEM和解析公式值在裂纹扩展后期相差6.8％.针对现行规范解析公式基于平面假设问题,提出一种适用于三维应力状态的标准CT试样裂尖应力强度因子计算改进公式,得到基于Paris公式的裂纹扩展速率线性拟合参数lgC=-8.2223,m=2.9664.     

应力波载荷作用下材料断裂韧性JId测试研究

本文建立了一个测定动态弹塑性断裂韧性JId的方法。该方法利用改进的Hopkinson压杆加载Charpy冲击试样,利用压杆上应变片记录的入射应力波和反射应力波,由一维应力波理论得到试样所受的载荷和加载点位移。在建立的裂纹尖端张开位移COD和裂纹扩展量Δa的关系中,令Δa=0,可得到裂纹起裂时的临界（COD）c从而确定裂纹的动态起裂点。与其它方法相比,本文的方法不需要昂贵的仪器来测试动态断裂参数;不需将应变片贴在试样上确定起裂时间,所以该方法可在较高或较低的温度下使用;在动态弹塑性断裂韧性JId的计算中,考虑了材料的动态应力—应变行为,使测得的JId值能更好地反映材料在应力波载荷作用下的动态断裂性能。     

涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法

涂层的断裂韧性与界面结合强度是表征涂层／基体材料体系力学性能的重要指标。但如何准确地测量涂层的断裂韧性和强界面结合的涂层／基体材料体系的界面结合强度至今仍存在困难。以铬涂层／钢基体材料为对象,采用声发射和显微镜实时动态检测技术与拉伸实验相结合的方法,探索了铬涂层的断裂韧性以及铬涂层／钢基体的界面剪切强度。根据相关力学模型和实验测量结果,得到铬涂层在室温下的断裂韧性为27. 41 J／m2．同时,发现在铬涂层裂纹饱和后界面开裂都未发生,获得了该种材料体系界面剪切疆度的一个下限值。     

0.36C Ni-Cr-Mo电渣重熔钢的断裂韧性与疲劳性能

本文报导了三种具有不同显微组织状态的电渣重熔钢的断裂韧性和疲劳裂纹扩展数据。在这三种组织状态中,两种是经过淬火加回火但各自晶粒度不同的全马氏体组织,第三种为原始马氏体材料在重新加热后经不完全淬火和回火处理的组织。经不完全淬火的组织是由马氏体基体中含35％左右的下贝氏体所组成,所有三种显微组织状态均经回火,以获得相同的抗拉强度。 不完全淬火钢的断裂韧性(K_(1c))高于粗晶粒的全马氏体材料。但是,经进一步试验证实,不全完淬火材料的断裂韧性之所以高,原因仅在于奥氏体晶粒的细化。所有三种显微组织状态下的疲劳裂纹扩展性能都很相似。扫描电镜显微检验表明,裂纹扩展的第二区表现出“常规”的条纹状,因此其结果可采用形式为da/dN=c△K~m的Paris-Erdogom定律表达。基于本研究工作的结果,提出如下观点:下贝氏体组织降低了经淬火、回火处理的0.36C Ni—Cr-Mo钢的断裂韧性。裂纹扩展速率高于10~(-5)毫米/次时,则不受微观组织状态或晶粒度的影响。     

基于SPH算法对混凝土裂纹扩展研究

为研究混凝土在冲击载荷作用下的裂纹扩展,用非线性动力学软件AUTODYN-2D、扩展性Drucker-Prager强度模型,采用SPH算法对混凝土在冲击载荷作用下的裂纹形成过程进行数值模拟。分析混凝土在冲击载荷作用下的裂纹扩展情况,研究弹体不同速度对裂纹扩展的影响。结果表明,采用扩展性模型Drucker-Prager能够合理地描述混凝土裂纹的扩展现象。在本研究条件下,当速度小于650 m/s,混凝土裂纹扩展的最大直径随着速度的增加而增大;当速度大于650 m/s,混凝土裂纹扩展的最大直径呈先增大后不变的现象。     

高性能管线钢动态断裂性能的试验与数值模拟研究

采用不同锤高对X90管线钢试样进行落锤撕裂试验,利用GTN微观损伤模型对试验过程进行有限元模拟,详细研究裂纹稳态扩展速度与临界裂尖张开角的关系,并对试验和模拟结果进行分析和对比。结果表明:试样的断裂韧性随稳态断裂速度的增大而减小;有限元计算的断裂速度、裂尖张开角与试验结果吻合较好,GTN微观损伤参数能较好地应用于X90管线钢的动态断裂分析;现有的DWTT方法在评估试样的断裂韧性时存在缺陷,应考虑试样的起裂和冲击变形对评估的影响。     

残余压应力与表面断裂韧度关系研究

研究了镍离子注入Ａｌ２Ｏ３陶瓷表面引起的残余压应力和表面断裂韧度的变化，并根据压痕裂纹的断裂力学原理，给出了初步的力学解释。结果表明，二者具有一致的变化规律。     

消除弹塑性断裂韧性试件几何约束相关性的一种新方法──建议一种新的材料弹塑性断裂韧性指标

基于韧性断裂的局部损伤理论，导出了弹塑性断裂韧性Ｊ＿（ＩＣ）与裂尖约束强度Ｔ的关系，提出了一种消除弹塑性断裂韧性试件几何相关性的新方法，进而建议了一种新的独立于试件几何形状的材料弹塑性断裂韧性参数Ｊ＿（ＳＣ），给出了有关的试验验证。结果表明，本方法能有效地消除弹塑性断裂韧性的约束相关性，新参数Ｊ＿（ＳＣ）能确切地表征材料的真实断裂韧性，Ｊ＿（ＳＣ）值愈大，材料的断裂韧性愈高。在断裂动性测量时，无需确定那种试件能满足结构的约束要求，任何几何形状的试件都可用来测试尺寸无关的断裂韧性值Ｊ＿（ｓｃｏ）为把从实验室小试件测得的断裂韧性用于准确预测大结构的断裂行为提供了一种新途径。     

硝胺发射药的冲击断裂韧性及其增韧机理研究

实验研究了硝胺发射药及其基体材料的冲击断裂韧性，应用冲击断裂韧性增强率的概念分析了硝胺填料对塑化硝化纤维素基体材料冲击断裂韧性的影响。根据硝胺发射药受冲击时材料内部裂纹形成和扩展方式，分析研究了硝胺微粒的增韧机理。     

沉积参数对 CVD-ZnS 块材料组织及力学性能的影响

化学气相沉积ＺｎＳ是一种脆性材料，其硬度由晶粒尺寸控制，符合Ｈａｌ－Ｐｅｔｃｈ关系，而对晶体缺陷微孔不敏感；断裂韧性则同时受晶粒尺寸及微孔的控制。沉积温度是决定ＺｎＳ晶粒大小的主要因素，同时也影响ＺｎＳ中的微孔数量；Ｈ２Ｓ／Ｚｎ摩尔流量比、沉积速率则仅影响ＺｎＳ中的微孔及微裂纹的存在与否。     

高强度低合金钢的冷脆转变与加载速度的关系

对新发展的HQ80C和HQ100钢的动态加载断裂韧性J_(id)进行了测定,用应变片法确定启裂点。引入了一个韧脆转变的动力学模型来解释试验结果并对结果进行了讨论。     

加载速率对Al-Li合金断裂韧性的影响

铝锂合金具有低密度、高弹性模量等优点 ,但其韧性较差 ,研究了加载速率对 Al- L i- Cu- Mg- Zr合金断裂韧性的影响。通过准静态与动态三点弯曲实验分别测定了材料的断裂韧性 ,实验发现动态下的断裂韧性较之准静态有了提高 ,断口观察表明动态断口出现了大量长而深的分层 ,透射、扫描电镜进一步分析认为分层开裂形式是导致断裂韧性提高的主要原因。     

8090AlLi合金动态断裂韧度的研究

用Hopkinson杆应力波加载装置研究了加载速率对8090AlLi合金断裂韧度的影响。结果表明,合金的断裂韧度随应力强度因子率的增加而增加。扫描电镜分析发现,准静态下的断裂为沿晶和准解理混合断口;随着应力强度因子的增加,断裂从准解理断裂过渡到准解理和显微空穴聚集的韧窝断裂的混合断口。高应力强度因子率下断裂韧度的提高与其变形机制和晶界无沉淀区(PFZ)的变化有关。     

基于应力应变曲线的断裂能参数表征炸药韧性

高能炸药材料普遍具有脆性特点,对其增韧改性有助于提高武器安全性及可靠性,因此炸药韧性的表征是亟待解决的问题。针对其他工程材料常用的两种参量(冲击韧性、断裂韧性)表征炸药韧性时存在的局限性,提出了基于应力-应变曲线断裂能量计算的韧性表征参量——断裂能,包括拉伸断裂能和压缩断裂能两种形式。一方面,由于不能测试炸药冲击韧性,从测试原理上分析了断裂能参量与冲击韧性具有比较接近的物理意义;另一方面,试验比较了室温下三种炸药之间(HMX-P1、HMX-P2、TATB-P3)和其中一种炸药(HMX-P2)在不同温度下(20,35,45,60℃)的断裂能与断裂韧性的变化趋势,结果表明,不同炸药之间以及不同温度下炸药的断裂能与断裂韧性的变化趋势具有较好的一致性;基于这两方面的对比分析,认为断裂能可以作为炸药材料的一种韧性表征参量。     

双材料界面断裂韧性的测定方法

本文基于界面断裂力学理论,以界面的断裂能和混合度为基本细观参数,揭示了界面断裂韧性随断裂混合度的变化规律,综述了双材料界面纯Ⅰ型断裂韧性的测定方法,为评价实际材料界面抗裂性能提供了必要的研究方法和实验手段.     

两种中碳铬镍钼钢高温回火态的延性断裂韧度

通过对阻力曲线（Ｊ＿Ｒ－△ａ）的剖析，结合ＴＥＭ组织和ＳＥＭ断口分析，研究了两种中碳铬镍钼钢高温回火态的延性断裂韧度。结果表明：在５００～５９０℃回火时条件断裂韧度Ｊ＿（０．２）随回火温度升高而增大，而启裂断裂韧度Ｊ＿ｉ随回火温度变化的规律较为复杂。这是因为决定材料抵抗裂纹启裂能力大小的主要因素是Ｊ＿ｃ（弹性分量），而ｄＪ＿ｐ／ｄａ则能明显影响裂纹稳定扩展能力的大小。