无钴Ti（C,N）基金属陶瓷的热疲劳行为

采用热疲劳龟裂网纹模拟法，定性地研究了无钴Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷与３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢的热疲劳行为差异。结果表明，在相同周次的热循环下，前者热疲劳裂纹呈粗大交叉的直线，起源于试样棱边的尖角处，并以较快的速度进入失稳扩展；后者形成细小典型的龟裂网纹，扩展缓慢，显示出热疲劳抗力高于前者。     

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。     

纳米增强金属陶瓷的组织及热冲击性能

为了进一步提高金属陶瓷的力学性能及其刀具的高速切削性能, 研究了纳米增强金属陶瓷的显微组织特征和热冲击性能。扫描电镜和透射电镜分析表明: 组织中陶瓷相呈现典型的芯2壳结构特征; 芯为TiC 或Ti (C ,N) , 而壳则为( Ti ,Mo ,W) (C ,N) 固溶体。纳米增强金属陶瓷机制为细晶强化、弥散强化和固溶强化。热冲击实验表明: 随着热循环的进行, 材料中孔洞的数量、孔洞的尺寸以及微裂纹的尺寸随之增大; 同时, 热循环过程中出现的表面氧化、裂纹长大、偏转以及桥接现象也很显著。与常规Ti (C ,N) 金属陶瓷相比, 纳米增强金属陶瓷的抗热冲击性能明显提高。      

无钴Ti（C,N）基金属陶瓷与3Cr2W8V钢的热疲劳行为差异

采用热疲劳龟裂网纹模拟法，定性地研究了无钴Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金陶瓷与３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢的热疲劳行为差异。结果表明，在相同周次的热循环下，前者热疲劳裂纹呈粗大交叉的直线，起源于试样棱边的尖角处，并以较快的速度进入失稳扩展，后者形成细小典型的龟裂网纹，扩展缓慢，显示出热疲劳抗力高于前者。     

硫化锌热冲击试验与裂纹间距预报

重点研究了硫化锌热冲击开裂机理和热冲击裂纹间距、深度的预报。10mm厚硫化锌试块的燃气急热试验表明:裂纹间距随热冲击能量的增大而减小,热冲击过程中加热面最先出现非贯穿裂纹,停止加热后,裂纹贯穿试件。结合传热和热强度仿真分析,获得了热冲击过程中试件的瞬态温度场和应力场。基于材料性能的损伤演化理论,以裂纹间距和深度为变量,利用最小能量原理,获得了热冲击裂纹间距的理论预报方法,预测结果与试验吻合较好,进而分析了断裂韧性、热胀系数、材料初始模量对裂纹间距、裂纹深度的影响。该文的研究对深入理解硫化锌的热冲击失效机制,对其改性和研制具有重要意义。     

ZrO2-Ni功能梯度材料的热冲击与热疲劳行为

通过抗热震参数分析和热循环试验研究了ZrO2-Ni功能梯度材料（FGM）的热冲击与热疲劳行为及其影响因素。结果表明,ZrO2-Ni FGM热热震参数呈梯度分布,ZrO2侧抗热冲击断裂能力强而富Ni区热疲劳抗力高。其热震破坏符合热疲劳损伤机理,裂纹的准静态扩展为其控制因素。热疲劳裂纹在梯度层内以微孔聚集、连接方式萌生和扩展,而在梯度层间无横向贯穿裂纹,克服了传统陶瓷／金属结合体的界面热应力剥离问题。     

陶瓷材料热冲击开裂机理与裂纹间距预报

该文研究陶瓷材料热冲击开裂机理和热冲击裂纹的分布规律。1mm厚的99Al2O3陶瓷薄片的水淬实验显示：裂纹间距随热冲击温差增大而减小,在同一热冲击温差下,5个试件中的各个裂纹间距与平均间距的偏差不超过7%。理论上,结合传热学和力学方法,计算了热冲击过程中试件的瞬态温度场和应力场,阐述了陶瓷材料热冲击条件下的开裂机理。以裂纹间距和深度作为变量,利用最小能量原理,发展了热冲击裂纹间距预报的有限元方法。由于从文献获得的毕渥数数据分散度很大,并且难以直接测量,因此发展了“间接测量法”,逆向估计了实验过程中的毕渥数,并在其他温度点获得了与实验吻合很好的裂纹间距数值预报结果。该文的研究对深入理解陶瓷材料的热冲击失效机制,对陶瓷材料的改性和研制有重要的意义。     

疲劳短裂纹形成和扩展行为研究

平均应力是影响材料疲劳行为的重要因素,选择平均应力下疲劳短裂纹行为作为研究对象,应用裂纹位错理论和椭球体异性夹杂理论对疲劳短裂纹问题进行了深入的分析和探讨,在以下几方面取得了新的进展。 首先对不同应力条件下光滑试样的疲劳短裂纹行为进行了系统的试验研究,考察了应力幅、平均应力及微观结构等因素对疲劳短裂纹生长的影响,并给出了一个关于疲劳短裂纹形成和扩展的划分定义;建立了循环应力下的疲劳短裂纹位错模型,通过对疲劳短裂纹及其顶端塑性区与晶界交互作用的分析,建立了疲劳短裂纹门槛应力条件,并由此推导出一个双曲线形式的疲劳极限图线。提出了应用裂纹顶端塑性位移幅度描述疲劳短裂纹生长速率的方法,由疲劳短裂纹形成位错模型给出了一个振荡形式发展的疲劳短裂纹生长速率表达式.其范围包络线可以较好地覆盖疲劳短裂纹速率的试验数据;应用Eshelby椭球体本征应变问题解,求得了裂纹顶端延伸位移。提出应用有效裂纹顶端延伸位移幅度来处理各种应力条件下疲劳短裂纹扩展速率的方法,使得疲劳短裂纹扩展速率在描述上实现了归一。     

电子束焊接热冲击对GH4133A的微裂纹损伤研究

电子束焊接是一个复杂的强瞬态的热冲击过程,包括发生在表层的热过程和发生在一定深度的应力波与材料的交互作用。本文基于电子束焊接热冲击效应分析了高温合金电子束焊接接头影响区的微裂纹形成原因,研究了微裂纹损伤对GH4133A电子束接头高温力学性能的影响。结果表明,热冲击是高温合金电子束焊接热影响区的微裂纹损伤的主要原因,热冲击损伤效应导致接头力学性能的劣化。     

THE MECHANISM OF STAGE II FATIGUE CRACK GROWTH

This paper describes the early work directed to understanding fatigue crack growth behaviour and the seminal role played by Regis Pelloux, at both the Boeing Aircraft Co and MIT, and other researchers in various parts of the world. From this beginning, fatigue life assessment procedures for engineering components and structures developed and still continues.     

Ca0.5Sr0.5Zr4（PO4）6低膨胀陶瓷的抗热震性

Ｃａ０．５Ｓｒ０．５Ｚｒ４（ＰＯ４）６陶瓷热震后的强度行为和裂纹扩展依赖于材料的膨胀系数和轴膨胀特性，与Ａｌ２Ｏ３陶瓷的热震行为不同，ＣＳ陶瓷热震后的残留强度大于室温强度。作者提出裂纹部分闭合模式解释了这种现象。利用计算的有效裂纹长度分析了常温强度对临界淬冷温差Δｔｃ的影响。     

CRACK CLOSURE: A CONCEPT OF FATIGUE CRACK GROWTH UNDER EXAMINATION

Abstract— In recent literature it is asserted that the concept of crack closure in fatigue fracture mechanics is not capable of explaining fatigue crack growth behaviour. The reasons given are that both asperity induced crack closure and plasticity induced crack closure should be either negligible or non-existent. We have re-considered these hypotheses since their correctness would completely change the established picture of fatigue crack growth. In order to get mathematically tractable systems the present studies are confined to long cracks loaded in mode I. The results suggest that in case of asperity induced crack closure the proposed hypothesis is only true in special cases and the demonstration of the non-existence of plasticity induced crack closure is proved to be wrong.     

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。     

爆炸冲击提高16Mn钢焊缝疲劳极限的机理

利用改变作炸药与取样部位间距离的办法，使初始组织结构和应力状态相同的１６Ｍｎ钢焊缝受到强度不同的冲击波作用。研究了焊炸处理前后冲击波作用弹性区。塑性区、弹一塑性形变交界区１６Ｍｎ钢焊缝的旋转弯曲疲劳性能及铁素体内位错结构和形态，提出了焊炸冲击改善焊缝疲劳极限的位错缠结的钉扎理论。     

无网格法模拟复合型疲劳裂纹的扩展

本文提出了用无网格Galerkin法模拟构件在复合变形作用下疲劳裂纹扩展路径并预估其疲劳寿命的方法。该法能够自然模拟疲劳裂纹的扩展,不需要网格重构,避免了裂纹扩展过程中的精度受损。应用无网格数值结果计算了J积分和应力强度因子K_I和K_Ⅱ;按照最大周向应力理论获得了裂纹扩展偏斜角。基于最小应变能密度因子理论,确定了裂纹扩展量Δa,并能获得疲劳载荷的循环周数ΔN。文末对数值模拟结果和实验拟合结果进行了对照。     

工程机械用钢焊后疲劳断裂特性研究

为了研究高强钢在工程机械焊接结构中的疲劳特性,对HQ70、1E0170和WH60钢焊接接头的疲劳裂纹扩展特性进行了较系统的研究。研究中应用了一种柔度法疲劳裂纹自动测量系统进行裂纹长度测量。用三点弯曲试样对这些焊接结构的疲劳特性进行研究。用三参数方程和Paris公式回归得出这些钢种焊缝的裂纹扩展规律及门槛值,对研究结果进行讨论。HQ70钢焊接件的疲劳特性较其它两种钢都好。焊接质量对疲劳裂纹扩展特性影响很大。由于焊接接头的裂纹扩展速率波动较大,测量门槛值时应特别小心。     

金属材料疲劳裂纹扩展曲线的拟合方法研究

提出了一种金属材料疲劳裂纹扩展曲线(a～N曲线)的拟合方法,即修正的双曲函数拟合方法。为检验这种曲线拟合方法的适用性,利用2024-T42铝合金CCT试样的疲劳裂纹扩展试验数据,对该铝合金的疲劳裂纹扩展曲线进行了拟合分析,并给出了疲劳裂纹扩展速率和扩展寿命。通过疲劳裂纹扩展寿命计算结果和试验结果的对比分析,证明这种拟合方法具有较高的拟合精度。     

玻璃纤维-Al 混杂复合层板的疲劳裂缝扩展行为

本文研究了一种新型结构复合材料玻璃纤维-Al 混杂复合层板(Glass Aluminum Laminates,GLALL)在不同外载荷作用下的疲劳裂缝扩展行为,以及疲劳破坏规律。试验发现,由于未断高强度纤维对裂缝的桥接作用降低了裂缝尖端的有效应力场强度因子,GLALL 的疲劳裂缝扩展速率远低于单一Al 合金。伴随 Al 合金层内疲劳裂缝的扩展,GLALL 疲劳裂缝附近区域会产生脱层破坏,脱层区宽度随外加载荷增大而增大。脱层区宽度越小,纤维对疲劳裂缝的桥接作用越强。