考虑应力三轴度影响的X80管线钢延性断裂研究

为了得到X80管线钢在不同应力三轴度下的延性断裂特征,通过标准拉伸试件的准静态拉伸试验标定了X80管线钢的Johnson-Cook本构模型参数。通过不同应力三轴度下的准静态试验和有限元分析得到了各试件的平均应力三轴度和断裂应变,并得到了应力三轴度对断裂应变、抗拉强度和延性的影响规律。结果表明,建立的X80管线钢本构模型与失效模型能够较好地表征X80管线钢在不同应力三轴度下的力学行为与断裂特征。在不同的应力三轴度区间内,X80管线钢的断裂应变与平均应力三轴度的关系满足不同的函数类型,当应力三轴度为0.80～1.56时为递减的Johnson-Cook失效模型函数,当应力三轴度为0～0.80时为递增的线性函数,当应力三轴度为-1/3～0时为递减的幂函数。X80管线钢的抗拉强度与应力三轴度的函数关系满足二次函数的分布形式并单调递增,而延性随着应力三轴度的增加而降低。     

应力三轴度对7075铸态铝合金断裂应变的影响研究

基于ABAQUS/Explicit有限元平台,以有限元仿真为主,并结合室温下的准静态拉伸试验,研究了应力三轴度对7075铸态铝合金断裂应变的影响,建立了可靠的7075铸态铝合金单向拉伸断裂预测模型,进而采用正交回归分析建立了7075铸态铝合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。结果表明,在室温下,单向拉伸速率为0.004 mm·s~(-1)时,每个试样在缺口处断裂应变最大,而应力三轴度最小;在断裂临界点,缺口处的应变随着缺口半径R的增大逐渐增大,由缺口处向两端逐渐减小;应力三轴度随着缺口半径R的增大逐渐减小,且由缺口处向两端逐渐增大;7075铸态铝合金断裂应变随着应力三轴度的增大而减小;断裂应变与应力三轴度成反比例关系。     

应力三轴度对7050铝合金热塑性成形损伤和晶粒尺寸的影响

在应变速率为0.01～10s-1、温度为423～623K下,采用Gleeble1500热物理模拟机并结合有限元法对7050铝合金进行单轴拉伸试验与模拟,分别确定了该材料流变应力、动态再结晶及热塑性损伤的模型参数。然后,基于布里奇曼（Bridgman）法建立了不同缺口半径的7050铝合金圆棒拉伸有限元分析模型,研究了不同温度条件下应力三轴度对7050铝合金热塑性成形损伤的影响。最后,利用DEFORM-3D软件模拟了该合金在不同应力三轴度下的晶粒长大规律。结果表明,在相同温度下,塑性损伤值随应力三轴度的增大而增加,当应力三轴度高于0.7后,塑性损伤值基本保持稳定;在相同应力三轴度下,塑性损伤值随温度的升高而降低,当温度高于523K以后,塑性损伤值基本保持稳定;随应力三轴度的增加晶粒尺寸先减小后增加。     

Q460D结构钢在不同应力状态下的断裂机制

用扫描电镜和金相显微镜对Q460D高强度结构钢不同几何形状试件断口处的微观形貌和组织变化进行了分析。结果表明：在高应力三轴度纯拉状态下,Q460D结构钢断裂呈空穴聚合型穿晶断裂,微观组织发生抛物线状的聚合变形;在应力三轴度为零的纯剪状态下,断裂呈脆性穿晶解理断裂,微观组织变形成长条状且铁素体变形较大;在低应力三轴度拉剪状态下,断裂呈抛物线形韧窝穿晶断裂,微观组织中铁素体变得粗大,珠光体变得细小;而在高应力三轴度平面应变状态下的断裂呈韧窝型沿晶断裂。     

不同应力状态下45钢断口形貌分析

与传统的宏观断裂力学不同,细观损伤力学侧重于研究材料内细观损伤的演化对于材料宏观断裂的影响。该文以完全球化退火处理的45钢为对象,对设计的不同几何形状试件进行拉伸、压缩、扭转和精密冲裁试验,以获得不同应力三轴度条件下的断口形貌;通过数值模拟,并结合扫描电镜对不同应力状态下发生损伤和断裂的机理进行分析。     

应力三轴度对316LN钢临界损伤值的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机对316LN钢做温度1 050℃、应变速率0.5s-1的高温拉伸试验,试样尺寸Φ10mm×121.5mm,缺口半径分别为0.5mm、1mm、2mm和4mm,得到不同缺口半径试样的真应力-真应变曲线。通过数值模拟得到试样初始拉伸时的应力三轴度最大值及空洞形核时的临界损伤值,结果表明,缺口试样的临界损伤值随应力三轴度的增大而增大,即应力三轴度越大,裂纹越不容易萌生。通过对实验数据和模拟结果的回归分析,建立应力三轴度与空洞形核应变的定量关系模型。     

应变速率和应力三轴度对316LN钢强度的影响

为了获得应变速率和应力三轴度对316LN钢强度的影响,在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了温度为1050℃的热拉伸实验。对于光滑试样,应变速率分别为0.005,0.05,0.5和1 s-1。对于缺口试样,应变速率设为0.5 s-1,缺口半径分别设为0.5,1,2和4 mm。结果表明,随应变速率和应力三轴度的增加,屈服强度和抗拉强度增加,屈强比减小,裂纹不易萌生。通过回归分析,分别建立了强度指标与应变速率和应力三轴度之间的数学模型,并通过敏感性分析得到:随应变速率增加和应力三轴度减小,应变速率和应力三轴度对强度的影响变小。     

轧辊参数对铝合金薄板冷轧过程应力应变的影响

铝合金薄板轧制过程中,研究轧辊参数对板材应力应变分布和影响对于确定轧辊参数合理范围、实现冷轧精确成形及预测具有重要意义.本文基于ABAQUS建立了铝合金3A21O薄板带材(30 mm×2 mm,宽度×厚度)冷轧成形三维非线性有限元模型,分析了轧辊直径、轧辊转速对板材应力应变分布的影响.结果发现:(1)压下量为50％时,不同轧辊参数下板材应力分布变化较小,应变分布变化较大,等效塑性应变波动范围为1.68～2.83; (2)改变轧辊参数下,伸长应变分布存在三种形式:“凹”字形、梯形和抛物线形;(3)改变轧辊直径后,厚向应变、伸长应变发生较大变化,局部点处应变相差可达17.9％,增大直径和轧辊转速有利于提高厚度均匀性.     

一种基于应力三轴度的断裂准则及其在剪切工艺中的应用

将拉伸均匀变形阶段应力-应变的外推曲线作为初始本构关系,通过反复迭代拟合载荷-位移曲线来确定真实本构关系,很大程度上提升了材料模型的可靠性。采用试验与有限元模拟相结合的方法来研究缺口试样的断裂情况,获得了不同应力状态下应力三轴度与断裂应变间的关系曲线,并以此作为材料发生韧性断裂的判据。将基于拉伸试验获得的材料模型应用于剪切有限元模拟中来预测断面质量,采用ALE方法来提高单元网格质量,利用单元删除法来模拟裂纹的萌生与扩展,分析了剪切机制与损伤分布。最后,对冲裁断面形貌进行试验验证,模拟结果与剪切试验结果吻合程度高。     

关于应变Lode参数的研究

本文从塑性应变Ｌｏｄｅ参数着手深入研究了应变Ｌｏｄｅ参数即中间主应变与各应变参量间的内在联系，给出了相应数学表达式。本文首次引用相对应变莫尔圆的概念并确定了该相对应变莫尔圆的变化范围。对塑性理论应变分析及应用具有重要意义。     

作用于一点的正应力和剪应力三维图形及其在金属成形分析中的应用

给出了一点不同斜面上正应力和剪应力分布的三维图形,分析了图形形状与变形类型的对应关系、正应力图形和剪应力图形可以分为三种类型,分别对应压缩类变形、平面应变以及拉伸类变形．利用正应力图形和剪应力图形,分析了单向拉伸、拉深及挤压工序中典型点的变形类型及尺寸变化趋势。     

颗粒增强金属基复合材料的断裂应变

研究了应力三轴度、温度、应变速率对颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)断裂应变的影响.结果显示,高温下PRMMCs的断裂应变对应力三轴度非常敏感,断裂应变和应力三轴度的指数函数exp(1.5?σm/)成反比关系.高温断裂应变值随应变速率的增加呈抛物线形式下降,而随温度的降低呈线性减小.断口分析显示,高温变形时,材料韧窝的直径随应力三轴度的增大而减小;室温拉伸应力三轴度与韧窝的大小无关.     

双粗糙表面磨削过程微凸体曲率半径的影响分析

目的通过建立双粗糙表面磨削模型,获得微凸体曲率半径对材料磨损的影响大小。方法选取磨具上微凸体与工件上不同变化曲率的微凸体分别建立滑动磨削模型I和模型II,考虑了磨削过程中材料的弹性/塑性变形及其断裂失效,运用有限元方法分析探讨滑动过程相嵌微凸体的应变变化以及磨屑脱离情况。结果磨削滑动过程中,在同等接触干涉量δ=1.30μm条件下,接触角较小的微凸体接触对(θ_1≈19.4°)其上微凸体发生磨损断裂,而接触角较大的微凸体接触对(θ_2≈25.5°)其下微凸体发生磨损断裂。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的1.5~2.0μm处。结论双粗糙表面磨削过程中,在其他影响因素相同的情况下,曲率半径较小的微凸体更易形成磨屑。磨损微凸体最大的等效塑性应变量发生在次表层的某一深度处,随着塑性变形的增大,应力三轴度减小,导致材料表层下微观裂纹的萌生形成磨屑。     

发动机作动筒裂纹分析

发动机作动筒末端件孔边是裂纹故障多发部位,严重影响使用安全。对作动筒典型失效结构件进行断口观察、能谱分析,结果表明：断口上有明显的腐蚀产物和沿晶断裂特征;在裂纹源区、扩展区和裂纹尖端都出现了Na、K和Cl等杂质元素,具有典型的腐蚀特征;进一步对作动筒结构的力学分析表明,在使用过程中故障部位存在一定的拉应力,综合判断孔边裂纹失效模式为应力腐蚀开裂,腐蚀介质主要来自含Cl元素较多的潮湿使用环境。该研究结果对此类作动筒的使用和故障预防提供了借鉴。     

某发动机压气机Ⅳ级盘断裂失效分析

某发动机压气机Ⅳ级盘破裂导致飞机起火爆炸,为分析压气机Ⅳ级盘的断裂性质和原因,本文对Ⅳ级盘的部分残骸进行了外观检查,对Ⅳ级盘轮缘和辐板断口进行了宏、微观检查和分析,对辐板表面的点蚀坑和辐板源区的点蚀坑进行了能谱分析,并对断口上的疲劳弧线进行了测定.本文还对辐板所用材料的材质进行了分析,并对发动机的振动特性进行了试验和计算.发动机压气机Ⅳ级盘的断裂性质为高周疲劳;该Ⅳ级盘的组织、硬度、化学成分和断裂区部位辐板厚度均符合技术要求,盘的疲劳断裂与材质无关;辐板与轮缘的R3转接处表面存在点蚀坑诱发了故障的发生,Ⅳ级盘的疲劳开裂和扩展主要与盘的共振有关.     

异种钢闪光对焊接头蠕变断裂力学行为

分别钢闪光对焊制备的高强匹配（ＢＷ－ＷＨ－ＢＬ）、低强匹配（ＢＨ－ＷＬ－ＢＭ）和中强匹配（ＢＬ－ＷＭ－ＨＢ）的;宏观力学不均匀异种钢接头进行了蠕变及蠕变断裂,试验,并用有限元方法分析了不同匹配接头蠕变断裂的力学因素。结果表明,高强匹配和低强匹配接头均沿头邻近焊缝界面的低强度母材或焊缝侧发生断裂,并怕特征;中强匹配接头蠕变断裂位置在远离焊缝界面的低强度母材区,呈延性断裂性质。应力三轴性是控制高强匹配     

304不锈钢在含硼和锂的高温水中的应力腐蚀破裂和断口分析

采用高温高压慢应变速率拉伸试验方法，考察304奥氏体不锈钢在含B和Li离子的介质中的应力腐蚀敏感性。结果显示，材料的处理方式、介质中含Cl及试验温度均影响该钢种的应力腐蚀破裂敏感性，并在断口形貌中得以反映。