U形切槽梁准脆性材料力学双参数测试法

提出用变化U形切槽根部圆角半径的纯弯曲梁或三点弯曲梁同时测试准脆性材料断裂韧度和抗拉强度的方法.其测试原理为:首先对U形切槽二等分线上的弹性张开应力在断裂过程区长度上积分,再除以该长度,得到平均应力;然后用非局部应力法和平均应力得到含有断裂韧度和抗拉强度的破坏准则;将材料试验机测得的几组U形切槽梁的临界载荷代入平均应力破坏准则,得到有关这两个力学参数的超定方程组,再用恰当的数值方法求解.用此力学双参数测试方法必须知道U形切槽梁相应的应力集中系数,为此分别给出纯弯曲和三点弯曲U形切槽梁在宽范围内的应力集中系数,它们扩充和改进了现有应力集中系数手册中的有关数据.利用相关文献中的U形切槽梁实验数据验证了建议的测试方法是可行的.     

汽车U形螺栓断裂分析

微型汽车的u形螺栓是在后减振器中后悬架内,通过缓冲块、钢板弹簧座、垫板等零件将钢板弹簧牢牢固定住。在汽车正常运行时,U形螺栓受力不大,并可随汽车运行约10万km。但在路况不好时,汽车上下颠簸,U形螺栓受到的冲击力较大,有可能提前断裂。     

拉/扭复合应力下脆性材料断裂的一般准则

根据脆性材料的正应力断裂准则，提出适用于在拉／扭复合应力下无机玻璃(包含陶瓷)等脆性材料的断裂准则，并利用文献中的试验结果对该准则进行了客观的校验。提出的拉／扭复合应力下结构陶瓷材料的断裂准则，既适用于脆性材料的光滑试件，也适用于具有不同应力集中系数的切口试件或结构件。此外．该准则具有简洁的形式，不合任何经验常数；更重要的是，可以根据抗拉和抗剪强度的概率分布，求得拉／扭复合应力下结构陶瓷材料带存活率的断裂准则。     

轴向压缩载荷下陶瓷切口件的断裂准则

根据对切口试件的应力分析和脆性断裂理论，给出了压缩载荷下陶瓷切口件的断裂准则，并进行了验证。在压缩载荷下，陶瓷材料切口件的断裂强度与陶瓷材料的断裂强度之间存在定量关系。可根据陶瓷材料断裂强度的概率分布参数，求得压缩载荷下陶瓷材料切口件的带存活率的断裂准则，并进行了验证。     

应变法测量焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度

针对起重运输机械领域测量焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度研究方法少的问题,应用断裂力学、材料力学和数值分析理论进行理论推导,得到1种测世焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度的试验新方法--应变法,并采用该方法测量了Q235钢板制成的焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度,为研究焊接箱形梁的裂纹扩展、载荷限制和断裂判断问题提供良好的支持.     

POP-IN效应对材料断裂韧度的影响及评价

裂纹尖端张开位移占是衡量材料断裂韧度的一个重要参量，但在进行C3DD（crack tip opening displacement）试验时，F-V曲线上通常会出现瞬间的载荷迅速下降、位移增加很小的“突进”现象，俗称“POP-IN”，它的出现对确定CTOD值产生很大影响，进而影响到材料断裂韧度评价的准确性。针对这一问题，文中依据BS7448 PartⅡ中的有关评定标准，结合EH36钢埋弧焊接头CTOD试验，分别对均质、非均质材料中存在POP-IN现象时如何正确评定进行论述，力网为合理取舍POP-IN效应、准确评价材料断裂韧度提供依据。     

基C形试样炉管高温断裂韧度试验及应用研究

为说明C形试样试验值最能反映炉管的高温断裂韧度,分析服役炉管的合成应力及取样方法.讨论应用带陶瓷标杆的高温引伸计测量裂纹张开位移遇到的困难及存在的测量误差,设计带特定槽口的C形试样,并推导柔度法修正系数M.在实例试验中,根据试样槽口的几何参数和修正系数计算式,编写程序并计算,得到裂纹张开位移与修正系数关系曲线(V-M)...     

复合型V形切口脆断的应变能密度因子准则

通过定义V形切口应变能密度因子,将V形切口尖端的奇异应变能密度转化为非奇异的应变能密度因子.基于V形切口尖端附近的线弹性奇异应力场,建立Ⅰ-Ⅱ复合型V形切口脆性断裂的应变能密度因子准则,并把裂纹作为切口张角为零的V形切口,从而将V形切口问题与裂纹问题的断裂准则统一起来.为了验证该准则,采用有机玻璃(polymethyl methacrylate,PMMA)板材加工了多种单边复合型V形切口试样进行拉伸破坏实验,应用上述准则对试样的起裂方向和临界载荷进行预测,并与最大周向应力准则和实验结果进行比较.结果表明,用所建立的应变能密度因子准则所预测的临界载荷在切口张角较小时更接近于实验结果.     

复合型V形切口脆断的能量释放率准则

在实际工程中,脆性材料中的V形切口多处于复合型受力状态,因此,确定脆性材料中的复合型V形切口起裂角和临界载荷有着重要的意义.基于V形切口尖端附近的奇异应力场和位移场,采用支裂纹应力强度因子的起始值,提出了Ⅰ-Ⅱ复合型V形切口脆性断裂的能量释放率准则;并对复合载荷下单边切口试件进行了起裂角和临界载荷预测,将其结果与应变能...     

应用解理断裂局部法预测任意应力-应变关系材料断裂韧度KIC的新方法

提出了采用解理断裂局部法模型预测任意应力-应变关系材料断裂韧度的新方法,并预测了国产A508-Ⅲ钢及16MnR钢在不同解理断裂概率时的断裂韧度,从理论上证明了对于大多数压力容器所使用的C-Mn钢,62%的解理断裂概率相对应的载荷是最有可能引起结构解理断裂的载荷,此时对应的断裂韧度值也最有可能接近材料真实的断裂韧度值.国产A508-Ⅲ钢及16MnR钢三点弯曲试样62%的解理断裂概率相对应的断裂韧度值与试验值较为接近.     

基于ANSYS的二维断裂参量的计算及分析

通过算例 ,用大型有限元分析软件ANSYS对二维断裂参量进行计算和分析。采用 1/4节点单元模拟裂纹尖端的奇异性 ,自由划分网格。结果与理论值进行比较 ,证明ANSYS解的合理性和断裂参量之间的相互关联性。为断裂参量的计算提供准确而又方便的方法     

Barlat 1991模型的材料参数反求

材料模型参数对板料力学性能的描述精度对回弹预测结果有较大的影响。如果反求采用的试验所对应的仿真模型复杂,反求会很费时。采用修正的LM(Levenberg Marguart)优化算法和ANSYS LS-DYNA软件相结合的反求方法,在不带肩试样拉伸试验基础上确定Barlat 1991模型的材料参数,具有收敛快、反求省时的特点。反求过程分为两步:首先采用轧制方向试件拉伸试验数据,仿真中采用Hill模向异性模型,反求出硬化模型部分的参数; 然后同时采用与轧制方向成0°,45°,90°的试件拉伸试验数据,仿真中采用Barlat 1991模型,反求出屈服准则部分的参数。算例表明,反求的参数能够比较准确地描述材料的力学性能。     

动态弹塑性断裂韧度J_(Ⅰd)测试方法研究

借助于示波冲击实验 ,建立加载速率 KⅠ ≈ 10 5MPa·m/s条件下 ,测定材料动态弹塑性断裂韧度JⅠd的方法。通过计算得到三点弯曲试样的动态裂纹尖端张开位移COD以及动态裂纹扩展量Δa ,在此基础上得到裂纹动态起裂点。在动态弹塑性断裂韧度JⅠd的计算中 ,考虑了材料动态应力—应变行为的影响。船用 945钢的测试结果表明 ,文中建立的方法简单、方便 ,适合于工程应用     

动态弹塑性断裂韧度JⅠd测试方法研究

借助于示波冲击实验,建立加载速率KI≈105MPa@√m/s条件下,测定材料动态弹塑性断裂韧度Jid的方法.通过计算得到三点弯曲试样的动态裂纹尖端张开位移COD以及动态裂纹扩展量Aa,在此基础上得到裂纹动态起裂点.在动态弹塑性断裂韧度Jid的计算中,考虑了材料动态应力一应变行为的影响.船用945钢的测试结果表明,文中建立的方法简单、方便,适合于工程应用.     

最弱链模型估算局部脆性区尺寸对焊接热影响区断裂韧度的影响

从最弱链模型的物理本质出发,探讨了影响焊接热影响区脆性断裂的主要因素。在一定的断裂韧度前提下,随着局部脆性尺寸的增加,焊接热影响区的脆断概率增加。当断裂概率一定时,局部脆性区尺寸增加,焊接热影响区断裂韧度下降。文中讨论了最弱链模型中各参数对断裂概率密度及断裂韧度值分布的影响。．     

利用传递矩阵法对阶梯悬臂梁的裂纹参数识别

基于Bernoulli-Euler梁振动理论,以等效弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,利用传递矩阵法推导阶梯悬臂梁振动频率的特征方程,对于含多个裂纹以及复杂边界条件的阶梯梁,仅需求解4×4的行列式即可获得相应的频率特征方程。直接利用该特征方程,提出两种有效估计裂纹参数的方法———等值线法和目标函数最小化法,并应用两段阶梯悬臂梁的数值算例说明方法的有效性。算例结果表明,只需结构前三阶频率即可识别裂纹位置和深度。应用“零设置”可减小计算频率与理论频率不相等对识别结果的影响。等值线法可以直观给出裂纹位置和裂纹深度参数,目标函数最小化法可给出最优的裂纹参数结果,并且该方法可推广应用到含多个裂纹复杂梁(如非完全固支、弹性支撑等)结构的裂纹参数识别中。     

含氮奥氏体钢的穿晶脆断

通过断口分析研究了含氮高锰奥氏体钢在超低温下的冲击断裂特性,探讨了其断裂机理。分析表明：穿晶脆断刻面是含氮高锰奥氏体钢的一种特有的断口形貌。由于合金元素和试验温度的影响,使钢的正断抗力S (OT)小于切断抗力τ k,因此产生了穿晶断裂。断裂面是{111}γ或孪晶界;当τ k和S (OT)相近时,形成了各种复杂形貌的断口。氮量过高会导致钢产生穿晶脆断。     

20钢高压管脆断分析

采用金相显微镜和透射电镜显微分析、力学性能试验与有限元分析等方法，系统分析合成氨系统使用的20钢高压管发生脆断的原因。认为发生脆断的主要原因是由于钢中氮等元素在管道冷加工后形成Cottrell气团，从而产牛应变时效所致。建议20钢等低碳钢应严格控制其中氮等元素含量，控制管道弯制等成型的温度，避免发生冷加工现象，对必需的冷加工应进行应变时效试验，这样才能避免20钢等高压管道脆断的发生。