碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同，碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢的两部缺口试样进行断裂试验，分析研究了碳化物粒子尺寸对缺式样断裂行为的影响。结果表明，在缺口试样中，解理断裂的临界事件是铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入相邻晶粒，铁素体晶粒尺寸决定缺口试样的低温解理断裂行为，而碳化物粒子尺寸对其几乎没有影响，在转变温度区，碳化物粒子尺寸分布通过影响材料塑性，对其缺口韧性产生较小影响，大碳化物粒子尺寸材料缺口韧性     

焊缝缺口试样解理断裂统计分析和断裂模型

通过大理４ＰＢ试样解理断裂力学和断口参数的统计，发现在缺口前端发生于峰值应力左侧的断裂几率大于右侧，并且随温度的降低发生于左侧的几率增加，解理起裂在离开缺口根部的一个最小距离处才能发生，在某一距离范围内断裂几率最大。通过对上述现象的分析提出缺口试样的解理断裂须满足两个条件，即缺口根部的塑性应变εｐ大于材料中薄弱环节的起裂塑性应变εｐｃ，使解理微裂纹形核；最大正应力σｙｙ大于薄弱环节的解理强度σｆ，     

预应变对不同晶粒度合金钢缺口试样断裂行为的影响

对两种不同晶粒度的低合金高强钢（WCF－62）的试样在常温下获得均匀预应变后（0－20％），在－125℃下对预应变和未预应变的试样进行了四点弯曲试验，测量了宏观和微观力学参数，以及断口参数，并结合有限元计算所得到的不同预应变条件下的缺口前端的应力应变场分布，分析了预应变对不同晶粒度低合金高强钢缺口试样断裂行为的影响，结果表明，粗晶和细晶材料在室温预应变3％后，缺口韧性有明显的降低，但是随预应变进一步增加，缺口韧性基本保持不变，原因是预应变3％后两种材料解理断裂都转变为起裂控制。     

C—Mn钢裂尖区解理断裂行为的研究

对C－Mn钢三点弯曲裂纹试样进行了实验和有限元计算，分析了裂尖断裂行为，研究结果表明：在达到某一临界载荷前，裂尖只发生简单的钝化，并且在裂尖前端满足解理断裂三个判据的不同区是相互分离的，因此形核的裂纹因不能扩展而不能引发解理断裂，随外载荷增加，高于这个临界载荷时，小裂纹在裂尖处形核，扩展，随后被钝化，此时在前端的塑性应变被保留下来，但是三向应力度被释放掉，随后又重新建立，从而使得三个区域相互靠近，在第二个临界载荷下，三个判据都满足的区域相互重叠，解理裂纹形核并扩展，可以在裂纹形核区域和裂纹拆展区域刚要重叠的那一瞬时，决定解理断裂的最小距离，结合解理断裂的三个判据，裂尖断裂行为及由其产生的断裂驱动力参数（εp，σm/σe和σyy）的相应变化为钢的解理断裂在细观上提供了一个完整的物理模型。     

加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法，计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布．结果表明：缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加；在相同的P／Pgy下，缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加，而应变基本不变．加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化，从而使材料力学性能发生变化所引起的．     

裂纹深度对裂尖应力分布及韧性的影响

对Ｃ－Ｍｎ钢不同裂纹深度试样的有限元分析及力学实验的结果表明，在未出现延性裂纹的下转变区（－１００℃），临界ＣＯＤ值δｃ随裂深度的增加而降低，在相同裂尖张开值时，浅裂纹端的三轴应力度明显低于深裂纹，表面为δｃ明显依赖于三轴应力度。解理的临界阶段和为第二要尺寸的微裂纹向周围基体扩展的应力控制过程。为例裂端主应力提升至相同水平（δｆ），浅裂纹需要更大的裂尖张开值，这是浅裂纹试相具有较高韧性的内在原因。     

TiAl金属间化合物解理断裂行为的研究

通过三点弯曲预裂纹试样在室温（２５℃）和７００℃的断裂试验，对接近γ和全层状α＋γ的两种ＴｉＡｌ金属间化合物的解理断裂行为进行了研究。经过断口的详细观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算确定解理断裂的临界阶段。结果表明解理断裂是由预制裂纹的直接扩展所引发，由加工硬化决定的裂尖处的正应力是决定性的控制因素。     

合金钢缺口试样热预应力增韧机理的研究

用缺口试样进行了一系列不同循环的热预应力（WPS）试验，以研究合金钢热预应力增韧效应的机理，测量了宏观力学参数，对断口和热预应力后卸载试样缺口前的微观特征也进行了观察，实验结果表明：产生残余压应力和使缺口钝化张开的WPS循环可以改善低温缺口韧性，相反，产生残余拉应力和使缺口根部锐化闭合的WPS循环使缺口韧性变差，随着提高WPS载菏越来越多的潜在解理起裂第二相粒子被剥离和钝化成微孔。这一效应也可以改善缺口韧性。     

拉伸速率对FGH95缺口小试样断裂性能的影响

研究了不同加载速率和不同的缺口形状对粉末冶金FGH95缺口小试样拉伸断裂性能的影响.结果表明:名义断裂应力σnom随着加载速率的增大而减小;仅对具有相同缺口深度的缺口试样,σnom随着名义应力集中因子Kt的增大而减小,缺口深度对断裂应力的影响远大于缺口形状,当缺口深度达到某一数值,将产生缺口强化现象.随着加载速率的增大,缺口敏感系数Cm呈下降趋势,应力集中因子越大的试样,缺口敏感性越强.γ′沉淀粒子的强化作用和高温动态回复对FGH95高温变形起主要作用.     

铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析．研究结果表明，铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同．铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关；在载荷很小时产生微裂纹，随着载荷的增加，微裂纹扩展，微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹，直至各裂纹连接使试件整体断裂．     

确定动态劈裂裂纹起裂和扩展特性的简便方法

利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对大理岩巴西圆盘进行了动态劈裂试验。在试样表面加载直径方向粘贴一系列电阻应变片,用来记录试样加载直径上各点的应变随时间的变化曲线,通过记录的应变历程,可以判断劈裂试样的起裂应变、起裂位置和时刻,以及裂纹的扩展顺序和裂纹扩展的速度。试验结果表明,裂纹的起裂对应着该点的应变历程上应变值的突变。裂纹起裂一般并不在试样中心,而是偏向中心和入射杆撞击端之间的某一点,然后裂纹沿加载直径向两个相反方向发展,直至试样完全劈裂为比较大的两部分。裂纹扩展的速度大约为400~800 m/s,试样从开始起裂到完全裂开的破坏时间约为几十个μs。当应变率比较低时,裂纹在扩展过程中的分岔点比较少,因而破坏形态较好,当应变率比较高时,裂纹在扩展过程中的分岔点比较多,破坏形态也比较多。因此,在巴西圆盘加载直径上粘贴一系列应变片来研究脆性材料的动态起裂和扩展特性,是一种简便高效的试验方法。     

AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能研究

利用高频疲劳试验机对AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能进行了试验研究,给出了本实验条件下的S-N曲线,得到循环基数为107的疲劳极限是15.3MPa,并与相同材料光滑试样疲劳性能对比.运用扫描电镜对断口形貌进行了观察,分析了断裂机理.经分析认为:AZ31B挤压镁合金螺纹型缺口试样高周疲劳的断裂过程包括裂纹萌生、裂纹扩展、最终断裂3个阶段,疲劳源主要发生在螺纹根部,为多发性裂纹源;裂纹扩展区微观断口具有典型的解理断口形貌,断裂表现为脆性断裂.     

残余压应力对低合金高强钢热预应力增韧效应的影响

通过对三点弯曲预制裂纹试样在室温下（20℃）预加载－卸载－冷却至－196℃或－130℃下断裂（LUCF）,以及加载－冷却至－196℃或－130℃下卸载－断裂（LCUF）的预应力循环试验,测定了其宏微观力学参数并计算了裂纹尖端应力、应变和三向应力度的分布,模拟了在相同裂纹钝化半径下没有残余压应力的直接冷却断裂行为（CF）与有残余应力的WPS循环（LUCF）的断裂行为并进行比较,研究了残余压应力对低合金高强钢预裂纹试样WPS增韧效应的影响。结果表明：残余压应力对低温断裂韧性的提高在不同的终断温度下的作用不同,－196℃下断裂时有增韧作用,并作用是抵消了一部分低温断裂再加载时的正应力。同时,残余压应力通过减缓三向应力度随外载增加而增加的速度对－196℃断裂时的增韧起作用,－130℃下残余压应力作用不明显,并且对低温断裂时裂纹的钝化有拘束作用。     

高密度聚乙烯/橡胶共混物的断裂特性

在室温下,对高密度聚乙烯/橡胶共混物的单边缺口试样进行拉仲断裂实验,测试了裂纹在亚稳临界扩展时的断裂韧性(G_(1c)),缺口敏感度(K_s)和材料断裂能量密度(W_o)。用扫描电子显微镜对共混物试样断口形貌进行了观察分析。实验结果表明,加入顺丁橡胶可以明显改善高密度聚乙烯的强韧性能。     

裂纹试样尺寸对局部断裂应力σf的影响

应用弹塑性有限元计算了3种不同尺寸COD试样裂尖前的应力分布，在不同温度下进行了拉伸和COD试验，通过精确测量起裂源距钝化裂尖前的距离，测定了局部断裂应力σf。结果表明，在一定范围内随裂纹深度α/h，试样高度h和试验温度的增加，COD和断裂载荷Pf明显变化，而σf基本不变，σf是一个稳定的材料本质参数，它的值不随裂比方 试样尺寸变化。     

不同卸载速率下煤岩采动力学响应试验研究

深刻认识采动应力路径下岩体力学响应的加载速率效应,是科学界定实际工作面推进最优速率的重要基础。基于平煤矿区煤岩初始地应力环境,定量分析了千米级赋存深度煤岩保护层开采条件下应力演化特征,展开更为符合真实应力状态的不同加载速率下煤岩体力学行为实验模拟,同时与未考虑采动试验结果进行对比分析。研究结果表明：（1）常规三轴压缩试验,试样强度受加载速率影响较小,在1~4 MPa/min时并无明显变化,达到5 MPa/min时强度才有明显的上升,约为115 MPa。（2）随加载速率增加,采动过程中煤岩体强度呈现下降后上升再下降的趋势,1 MPa/min和4 MPa/min加载速率下煤岩体强度达到最大,其峰值应力约为64 MPa,较3 MPa/min提高了12%。（3）低加载速率下试件内部的微小裂隙可以充分发育、扩展,试样裂隙密度随加载速率增加呈减小趋势,其中1 MPa/min约为5 MPa/min的1.61倍,适当降低开采速度可提高瓦斯抽采效率。（4）不同开采速度煤岩在整个采动过程中体积应变不仅出现了相对初始状态的压缩现象,还出现了破坏阶段的体积膨胀,可将其作为采动特征,明显区别于未考虑采动下的体积压缩,且采动下煤岩强度明显偏小,破损程度更大。研究成果可为类似地质条件开展保护层开采设计奠定一定的理论基础。     

氢蚀对Cr—Mo钢断裂韧性和裂纹行为的影响

选用经４００℃２０ＭＰａ，１０＾５ｈ氢暴露后的Ｃｒ－Ｍｏ钢进行了拉伸试验、疲劳试验和断裂韧性试验。结果表明，氢蚀使Ｃｒ－Ｍｏ钢强度、塑性和断裂韧性均降低，也使断裂机制由韧窝型转变为解理脆性，氢蚀使疲劳扩展速度增加，门榄值降低。Ｃｒ－Ｍｏ钢氢蚀后，随应力比Ｒ的增加，疲劳裂纹扩展门榄值大幅度降低。     

动载荷作用下HR-2钢的层裂特性

利用轻气炮加载技术和VISAR（激光速度干涉仪）光测技术，在500m／s的冲击加载速度下，对3种不同厚度的HR-2抗氢钢样品进行了层裂实验，得到样品自由面速度剖面曲线。根据所得曲线波形计算出相应条件下的层裂强度、层裂片厚度以及各自的应变率，最后得到层裂强度随拉伸应变率变化的关系曲线。通过实验与分析可知，在相同冲击压力下，层裂强度随拉伸应变率的增长而增长，随样品厚度的增加而减小。     

热预应变对TiAl化合物断裂行为的影响

通过三点弯曲预制裂纹试样的加载－卸载－冷却－断裂（LUCR）试验,并结合详细的断口观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算,研究了热预应变（WPS）对接近全γ和全层状α＋γ的两种TiAl金属间化合物的断裂行为的影响。结果表明WPS对两种TiAl金属间化合物的起裂韧性有显著改善,使层状TiAl合金的断裂韧性的临界值和最大值略微变差。     

加载速度对聚苯乙烯,聚碳酸脂脆性断面形态及特征尺寸的影响

通过对不同加载速度下的聚苯乙烯，聚碳酸脂三点弯曲试样断面形态特征进行仔细的观察分析和测量，考察了断面形态及其特征尺寸随加载速度产生的变化，并对其机制进行了探讨，结果表明，随加载速度增大，断面镜面区（ＰＳ），平坦区（ＰＣ）尺寸减小，并在超过某一加载速度后趋于恒定；肋条（ＰＳ）和周期条纹（ＰＣ）宽度线性减小。