紧凑拉伸铍试样裂纹尖端应力分布研究

为了评估应力作用下铍试样裂纹尖端的微观断裂特性，设计了平面应变状态下铍的紧凑拉伸试样，采用X3000应力分析仪测试了不同载荷下铍试样裂纹尖端的应力分布，并对加载过程中铍试样内的应力应变进行了有限元计算。结果表明，离铍试样裂尖较远区域，有限元计算和实测值吻合较好，靠近裂尖区域，有限元计算高于实测值。根据铍试样拉伸时裂纹扩展的临界载荷，计算获得了铍试样裂纹尖端的最大应力、塑性区半径以及断裂强度因子。     

面外拘束效应对单边缺口拉伸试样断裂韧性的影响

采用API X90管线钢,对不同厚度的单边缺口拉伸(SENT)试样进行断裂韧性实验,并结合全场应变测量技术和断口分析,研究SENT试样面外拘束(试样厚度)对裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响。结果表明,在相同的载荷水平下,随着试样厚度的增加,最大纵向应变峰值急速下降,高纵向应变区域由裂纹尖端迁移至距裂纹面一定距离的未开裂侧,裂纹尖端的塑性变形能力降低。CTOD值对厚度变化很敏感,随着试样厚度的增加而降低。当试样厚度宽度比≥4时,临界CTOD值达到下平台并保持基本不变。因此,在管线工程设计中,可将试样厚度宽度比等于4作为SENT试样断裂韧性与试样厚度无关的一个参考试样尺寸。     

紧凑拉伸Be试样应力和断裂行为研究

利用X射线应力分析仪和在线加载装置测试了紧凑拉伸(compacttension,CT)Be试样缺口前端的应力分布,利用万能拉伸试验机、引伸计和扫描电镜研究了紧凑拉伸Be试样的断裂行为.研究表明:样品加工缺陷如缺口在载荷作用下形成应力集中,样品首先在此开裂,获得了紧凑拉伸铍试样的载荷-裂纹张开曲线和平面应变断裂韧性为15.4MPa√m.扫描电镜观察表明Be断口呈现解理特征,紧凑拉伸试样断口呈现出3个特征区.裂纹尖端扩展观察表明沿基滑移面形成解理微裂纹,这些微裂纹长大后受主应力控制.利用断裂韧性评估了Be材存在微裂纹时的断裂强度.     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变、裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹闭合对裂纹张开位移及裂尖形变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余压应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比，在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展，一旦裂纹完全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力-应变状态的分析表明，裂尖材料的应力-应变关系类似于光滑试样低周拉压疲劳应力-应变滞后关系。     

γ-TiAl金属间化合物的压缩断裂行为研究

通过室温压缩试验,研究全片层γ-TiAl基合金在不同加载速度和不同卸载载荷下的压缩断裂行为。结果表明：随着加载速度的增加,γ-TiAl基合金试样的屈服强度及抗压强度相应增大;试样的最终断裂是通过裂纹的形核、扩展以及相互贯通而形成的,断裂面主要由剪应力形成的撕裂区和压应力形成的解理断裂区域组成,并且在不同加载速度下,断口也呈现出规律性的变化。在不同载荷加载-卸载-再加载的过程中,小载荷（4．67、9．42、18．94kN）下卸载和加载的名义应力一名义应变曲线完全重合,大载荷（26．60、37．24、53．20kN）下卸载后产生的不可逆应变依次增大;裂纹面密度随着卸载载荷的增大而逐渐增大,材料的损伤程度不断增加。     

数值模拟模具内角对6082铝合金ECAP的影响

基于有限元分析,以6082铝合金为研究对象,采用DEFORM-3D分析了90~150°模具内角范围时等通道转角挤压(ECAP)过程中的载荷-行程曲线与应力及应变分布。结果表明,当模具内角为90°时,试样获得的等效应力和等效应变最大,塑性变形程度最强;随着模具内角增大,试样挤压过程中载荷值明显下降,试样中等效应力和等效应变减小,等效应变分布均匀性提高。     

SiC单纤维增强TC17复合材料横向拉伸性能研究

采用单纤维十字架结构试样测试分析了SiC纤维增强TC17复合材料横向力学性能,利用SEM对拉伸断口及横切面进行了显微观察,分析了界面失效位置,并结合有限元数值模拟计算,研究了界面损伤失效机制及裂纹扩展规律。结果表明,在横向载荷的作用下,单纤维试样应力-应变曲线的非线性拐点应力为(271±12) MPa,该点是界面完全失效的起始点。基于双线性内聚力模型的有限元分析结果与实验结果一致,表明复合材料界面失效模式为剪切失效,裂纹萌生于反应层和碳涂层的界面。有限元分析预测的裂纹萌生位置在与加载方向成40°～50°的圆周之间,实验中不同最大载荷下裂纹出现在与拉伸方向成24°～68°之间不同位置,预测宽度略小于实验结果,这种差异的主要原因是有限元模拟中界面设定为理想刚性界面且沿周向一致,而实际碳涂层和反应层的界面是非光滑的,沿圆周存在微缺陷。裂纹萌生后,在剪切应力作用下沿轴向和周向同时扩展,在沿周向扩展过程中,0°附近界面在径向拉伸应力作用下先于90°附近界面失效,随后90°附近界面在周向剪切应力作用下失效。界面完全失效后,应力重新分配,随载荷增加,界面张开程度加大,基体局部出现屈服,直至材料完全断裂。     

Cu64Zr36合金非晶剪切带形成的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)模拟方法研究在轴向压缩下,冷却速率、应变率、环境温度、裂缝对Cu64Zr36二元非晶合金力学性能的影响。在模拟中,采用EAM势函数表述原子间的相互作用。计算结果表明:非晶的弹性模量和抗压强度都比晶体试样大一倍多,而当应变≥15%时两种试样的流动应力几乎相等;冷却速率缓慢得到的非晶试样由于原子发生重组变疏松,产生剪切带,而冷却速率较快得到的试样则没有发生重组;试样的弹性模量、抗压强度和流动应力对应变率变化很不敏感;随着环境温度的升高,流动应力、抗压强度和弹性模量降低;有初始裂纹的试样剪切带集中,从裂纹尖端开始,与加载方向呈45o方向扩展。     

加载速率对SA508-Ⅲ钢断裂韧性及断裂行为的影响

采用J积分方法研究了SA508-Ⅲ钢不同加载速率下的断裂韧性,探讨了不同加载速率钢的断裂行为。结果表明,SA508-Ⅲ钢的断裂韧性随加载速率的升高而增加。随加载速率升高,SA508-Ⅲ钢裂纹尖端区域达到临界应变率所需应力功增加,钢断裂前所吸收的能量增加,因此钢断裂韧性增加。同时,随加载速率升高,主裂纹沿碳化物与基体的界面启裂和扩展时间减少,位错密度增加,引起裂纹尖端应力应变集中,增加了钢的变形抗力,因此钢的断裂韧性增加。     

PLZT铁电陶瓷维氏压痕裂纹尖端的原位Raman观测

通过对预先切向极化和纵向极化的PLZT铁电陶瓷试样表面引入维氏压痕,在压痕引入前后以及外加电场作用下原位记录维氏压痕裂纹尖端处的Raman光谱变化。结果表明：裂纹尖端的Raman光学模的强度与90°畴变、试样的预先极化方向以及裂纹尖端的空间分布位置密切相关。当试样的极化方向与外加电场方向垂直时,极化试样的维氏压痕裂纹尖端发生90°畴变,抑制裂纹的生长,此时观测到的Raman光谱强度变化最显著。当试样的极化方向与外加电场方向平行时,几乎不发生90°畴变,将导致裂纹尖端的裂纹生长。     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变，裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹张开位移及裂展变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比。在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展。一旦裂纹安全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力－应变状态的     

焊接力学不均匀性对316L焊缝扩展裂纹端部场的影响

由于接头组织和材料力学特性的不均匀,特别是当焊接热影响区的硬化对应力腐蚀破裂有重要的促进作用时,核电一回路316L管道焊接接头的应力腐蚀裂纹更容易扩展。考虑到焊接力学不均匀性,本文分析了恒应力强度因子(KI)和恒载荷条件下316L管道焊缝扩展裂纹尖端的局部应力应变场。研究结果表明,由于焊接力学不均匀性和裂纹长度的影响,恒KI和恒载荷条件下,扩展裂纹端部力学场有很大差异;恒载荷对扩展裂纹尖端应力应变的影响比恒KI要大得多。     

应力应变下TC2钛合金在模拟海水环境中的腐蚀行为

目的研究TC2钛合金在模拟海水中的表面电化学及腐蚀行为,以及不同形变对其的影响。方法制备U形试样,进行模拟海水浸泡试验,采用电位测试、交流阻抗及极化曲线测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法进行分析。结果在240 d模拟海水中浸泡试验期间,无形变TC2钛合金表面钝化膜阻抗值随时间延长,先迅速增加,后缓慢增加,腐蚀电位持续升高,因此其表面电化学反应下降,腐蚀速率较低。45°形变TC2钛合金试样的表面钝化膜阻抗值先略微上升,后下降,最终低于初始阻抗值。90°形变试样的表面钝化膜阻抗值持续下降。经过240d浸泡后,无形变的试样表面出现微小的点蚀,45°形变试样表面点蚀密度增加,90°形变试样表面垂直压应力方向出现裂纹。XRD结果显示,形变处Ca~(2+)、Mg~(2+)等离子的吸附增加,这可能与表面粗糙度增大,TC2钛合金表面活性增加有关。结论在模拟海水环境中,无应变试样耐腐蚀性较强,应变导致TC2钛合金表面钝化膜破裂,点蚀增加,甚至出现裂纹,增加了TC2钛合金的应力腐蚀敏感性。     

围压卸载下高应力岩石动力扰动的破坏特性(英文)

利用改造后的动?静组合加载SHPB装置,系统研究砂岩预先经三维加载再围压卸载的动?静组合加载的破坏特性。结果表明:采用动?静组合加载,当动载荷较大时,试样整体失稳,应力—应变曲线为典型的I型曲线;随着动载荷的减小,应力—应变曲线逐渐向II型曲线转变,即向岩爆曲线过渡,揭示了高应力下动力扰动诱发岩爆,释放弹性储能的现象。使用高速摄像仪拍摄试样破坏过程,直观反映试样的动态破坏过程。剥落碎片的断口表面形貌特征分析显示,用较低能量冲击时,试样受到张剪性破坏和膨胀性破坏的共同作用;当用较高能量冲击时,试样以膨胀破坏为主。碎块分形结果表明,采用高应力动?静组合加载,当用小能量冲击时,引发弹性储能释放能提高试样的破碎程度。     

复杂应变路径加载下7075-T6铝合金的损伤演化北大核心CSCD

以7075-T6高强铝合金为研究对象,探明其在复杂应变路径加载后的力学性能,设计了可调节变形量的复杂应变装配模型,并基于GTN本构模型进行了单向拉伸和复杂应变路径加载下单向拉伸的仿真模拟,研究了不同变形量对仿真试样的位移-载荷曲线和真实应力-真实应变曲线的影响,分析了f_(O)、f_(N)、f_(C)、f_(F)这4个孔洞体积分数对复杂应变路径加载下试样的真实应力-真实应变曲线的影响。结果表明:在施加复杂应变路径后,试样断裂处所受的应力减小,应变大幅减小;fO和fC主要影响曲线的颈缩阶段,f_(N)主要影响曲线的屈服阶段,而fF对曲线的影响较小。结果显示,相较于单向拉伸的仿真结果,复杂应变路径加载下的真实应力-真实应变曲线能更准确地反映汽车覆盖件在冲压生产过程中的损伤演化过程。     

应力腐蚀开裂过程中的表面形变

应力腐蚀开裂是一种比较复杂的现象,不仅与裂纹尖端的力学状态有关,而且与裂纹尖端附近的腐蚀介质条件及受应力腐蚀的材料的性质和状态有关。按照断裂力学的观点,即使对于厚度满足平面应变条件的试样,在受载后,试样表面层也并不处于平面应变状态,而是处于平面应力状态.对于这种试样进行应力腐蚀试验,单从力学因素来说,裂纹应优先在试样厚度中心部位(处于三轴应力状态)处扩展,在试样表面层,由     

氢致裂纹形成位置与氢致开裂抗力

对３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢的纯Ｉ型及复合型预充氢试样进行恒载荷试验及慢应变率试验．研究切缝顶端不同应力应变场及不同加载动态过程对氢致裂纹形成位置的影响．并探讨相应于不同的氢致裂纹形成位置，氢致开裂临界应力强度因子随复合比的变化规律．     

海洋大气环境与拉伸疲劳载荷协同作用下不同加载方式对7050铝合金腐蚀损伤特性的影响

目的 研究不同应力加载条件对7050铝合金在海洋大气环境与拉伸疲劳载荷协同作用下的腐蚀损伤行为的影响规律。方法 以实际海洋大气环境为7050铝合金的薄液膜腐蚀环境,同时采用自主研发的疲劳载荷试验装置对暴露在海洋大气环境中的7050铝合金施加不同的拉伸疲劳载荷。研究应力比和载荷加载周期对协同作用效应下7050铝合金的腐蚀速率、腐蚀形貌、疲劳性能及断口形貌等的影响规律。结果 在海洋大气环境与拉伸疲劳载荷协同作用下,所有7050铝合金试样均发生了点蚀和晶间腐蚀。在每月加载1次应力的条件下,应力比为0.1和0.06的试样的最大腐蚀深度分别为40.1、46.5μm。在每周加载1次应力的条件下,试样的最大腐蚀深度为41.2μm。每周加载应力、应力比为0.06的试样的腐蚀速率显著大于应力比为0.1、每月加载应力的试样的腐蚀速率,且前者更易发生腐蚀疲劳断裂。所有试样的断口都呈现出疲劳断裂特征,裂纹源在合金表面,并放射性地向试样芯部扩展。结论 缩小应力加载周期及减小应力比均会显著加速协同作用效应下7050铝合金的腐蚀损伤进程,降低其抗疲劳性能。     

SURFACE DEFORMATION IN THE COURSE OF STRESS CORROSION CRACKING

<正> 应力腐蚀开裂是一种比较复杂的现象,不仅与裂纹尖端的力学状态有关,而且与裂纹尖端附近的腐蚀介质条件及受应力腐蚀的材料的性质和状态有关。按照断裂力学的观点,即使对于厚度满足平面应变条件的试样,在受载后,试样表面层也并不处于平面应变状态,而是处于平面应力状态.对于这种试样进行应力腐蚀试验,单从力学因素来说,裂纹应优先在试样厚度中心部位(处于三轴应力状态)处扩展,在试样表面层,由     

Ti2AlNb合金高应变率下流动应力特征与本构关系

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到Ti_2AlNb合金准静态拉伸曲线及高应变率下动态压缩应力-应变曲线,观察分析变形后试样的微观组织,研究其高应变率下的流动应力特征。结果表明:在应变率2500～7500 s-1范围内,Ti_2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应;应变率为5500、6500、7500s-1的3组试样中观察到了与加载方向约成45°的绝热剪切带。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti_2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地描述Ti_2AlNb合金在高应变率下的流动应力。