Mattsson溶液中黄铜腐蚀疲劳裂纹扩展研究

本文用小锥度光滑试样研究Mattsson溶液中黄铜腐蚀疲劳裂纹的扩展。测定了■曲线；比较了频率改变对CF裂纹扩展的影响；并就用多个小锥度试样法，，即MST法（MultipleSmall－angle－cone－specimenTest）研究腐蚀疲劳裂纹扩展的优越性作了讨论。     

裂纹动态扩展速度的试验研究

本文采用导电涂料制作格线的方法对环氧树脂三点弯曲试样和圆柱缸筒试样的裂纹动态扩展速度进行了试验研究,找出加载速度与裂纹起始载荷、裂纹扩展速度三者之间的关系,并对断口形貌进行了分析。     

全层片组织TiAl基合金室温断裂机理的研究

在ＳＥＭ和ＴＥＭ下对Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ合金全层片组织薄板状和薄膜状试样分别进行了动态拉伸，并原位观察了试样中形核及扩展过程，发现裂纹遇到内相界面时会履发生偏转或裂尖发生钝化；主裂纹妈使剪切带断裂而与微裂纹相连接的方式扩展并沿曲折路径进行。     

氧化锆增韧陶瓷的室温动态疲劳

用动态疲劳试验法研究了３Ｙ－ＴＺＰ和３Ｙ－ＴＺＰ／Ａｌ２Ｏ３（２０Ｗｔ％）陶瓷在空气中的室温动态疲劳，并讨论了疲劳慢裂纹扩展特性。另外利用动态疲劳数据对两种陶瓷的平均寿命进行了预测，两种陶瓷材料在室温下均存在慢裂纹扩展，主要是由空气中水蒸汽的应力腐蚀所造成的，且裂纹是沿晶界玻璃相扩展的，相变诱发的表面压应力和裂纹尖端的正应主为可提高疲劳抗力。在８００ＭＰａ应力作用下３Ｙ－ＴＺＰ和３Ｙ－ＴＺＰ／Ａｌ     

曲轴疲劳裂纹扩展速率测量的扫频法

常规的疲劳裂纹尺寸测量方法局限于简单试样，难以应用于曲轴这类结构复杂、裂纹位置较为特殊的试样.为此提出了一种针对曲轴进行裂纹尺寸动态测量的新方法.以谐振式疲劳试验机为平台，根据试验过程中曲轴裂纹扩展后谐振系统共振频率下降这一现象，通过系统扫频试验来动态跟踪裂纹扩展的参照信息.在试样发生断裂后，根据断口形貌对裂纹的形态和尺寸进行实测，辅助以谐振系统的有限元模态分析来反推裂纹尺寸的确切值，实现了裂纹尺寸的动态测量.应用七点递增二次多项式拟合方法对裂纹动态尺寸测量曲线（a N曲线）进行处理，得到了各循环次数对应的扩展速率曲线（da/dN N曲线）.然后应用15节点1/4奇异元对曲轴疲劳裂纹的应力强度因子进行有限元计算，得到了在各裂纹尺寸以及各循环次数下曲轴圆角裂纹的应力强度因子.最后给出了实例，并绘制了疲劳裂纹扩展速率曲线.     

串晶结构对自增强HDPE短期力学性能和耐慢速裂纹扩展性能的影响

采用自行设计制造的动态保压(DPIM)装置和慢速裂纹增长监测装置,对通用级纯料HDPE5000S进行自增强和串晶对慢速裂纹增长影响研究。结果表明:动态保压试样有大量的串晶结构生成;动态保压试样的拉伸强度高达98.7 MPa,是静态试样24.2 MPa的4.08倍,提高了307.9%,实现了聚乙烯的自增强,动态试样拉伸强度的提高主要是由于有大量的互锁串晶结构形成和结晶度的提高共同所致。动态试样在拉应力是静态试样1.83倍的情况下,因慢速裂纹扩展而发生断裂的时间是静态试样的6.17倍。聚合物耐慢速裂纹增长的能力与聚合物的晶体结构有关,动态试样的串晶结构对慢速裂纹增长的阻止作用非常明显。串晶结构阻止慢速裂纹扩展的主要原因有:高强度的脊纤维晶断裂需克服很大的能量;串晶中片晶间互相紧密接触或重叠给慢速裂纹扩展带来较大的阻力;结晶度的提高。     

基于SCSCC试样的岩石复合型裂纹动态扩展特征研究

侧开单裂纹半孔板（single cleavage semi circle compression —SCSCC）试样是一种改进后的矩形板试样,本文采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置进行了冲击实验,完成了SCSCC试样纯I型及I-II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进行了数值分析,研究了其扩展路径及扩展过程中的止裂问题。结果表明：1）SCSCC试件在实验过程中,纯I型裂纹扩展过程中尖端沿着原方向朝试件右侧移动,I-II复合型裂纹扩展过程中朝着试件中轴线方向（最大应力区）移动,且可以观察到止裂现象;应变片法是一种监测断裂时刻的有效方法。2）使用修正的最大主应力准则及引入能量释放率的拉伸断裂软化损伤（crack softening -CS）破坏准则可以有效解决岩石类材料的动态破坏问题,且可以描述材料全应力-应变破坏过程;3）I-II复合型裂纹SCSCC试件构型在研究岩石裂纹止裂领域具有较大优势。且SCSCC构型是一种大尺寸试样,可以减小岩石非均匀性带来的影响。     

基于3D-ILC含60°平行双内裂纹脆性巴西圆盘断裂特性

裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对3维内裂纹的扩展规律及相互作用的研究较少。基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴压缩试验,记录裂纹扩展过程,得到裂纹起裂及破坏荷载,分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征。基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟,揭示K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ的分布规律,实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟,并与试验进行对比。结果表明:1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著,证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性;2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹,翼裂纹断口光滑区为Ⅰ–Ⅱ型复合裂纹,裂纹侧面为Ⅰ–Ⅱ–Ⅲ型复合裂纹,呈现矛状断口;3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73%,内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系;4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用,使扩展呈现明显反对称的裂纹形态;5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致。结果为3维内裂纹Ⅰ–Ⅱ–Ⅲ型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考。     

疲劳裂纹扩展可靠性分析的N—J模型方法

引入参数不确定性概念，采用概率统计方法研究了疲劳裂纹扩展过程中的可靠性问题，建立了以疲劳寿命N和J积分随机变量的疲劳裂纹扩展可靠性模型，即N－J可靠性分析模型，并用Monte-Carlo法模拟了J积分的分布，与已有可靠性分析模型相比较，N－J模型更适合于描述疲劳裂纹扩展的可靠性问题。     

基于3D-ILC含60°平行双内裂纹脆性巴西圆盘断裂特性

裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对三维内裂纹的扩展规律以及相互作用的研究较少。基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴压缩试验,记录裂纹扩展过程,得到裂纹起裂及破坏荷载,分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征。基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟,揭示KⅠ,KⅡ,KⅢ分布规律,实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟,并与试验进行对比。结果表明：(1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著,证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性得到证明;(2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹,翼裂纹断口光滑区为I-II型复合裂纹,裂纹侧面为I-II-III型复合裂纹,呈现矛状断口;(3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73%,内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系;(4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用,使扩展呈现明显反对称的裂纹形态;(5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致。结果为三维内裂纹I-II-III型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考。     

板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响

采用数理统计方法研究了不同板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响规律，给出了Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线，且以铰孔试样为基准（光亮带１００％）得出表面质量系数的分布（μβ，σβ）。根据μβ，σβ更科学地评价了各种板孔加工方法的适用性，并进一步从板孔表面精糙度、表面应力状态、疲劳裂纹萌生与扩展以及断口微观形貌等方面进行了理论分析。结果表明，链板疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的９０％以上，链板孔表面粗糙度、表面应力     

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。     

Ⅱ型动态裂纹尖端的滑开位移及塑性区

由于数学和物理上的困难，目前对Ⅱ型动态裂纹问题的研究较少。本文利用数值方法分析了Ⅱ型动态裂纹问题，采用shmuely的有限差分格式（5）并且利用塑性理论中的Von－Mises屈服准则研究和探讨了裂纹快速扩展时动态裂纹滑开位移及裂纹尖端的塑性区形状和尺寸随各种参数的变化规律，并且对其在地震学中可能的应用作了初步探讨。     

铜合金表面疲劳裂纹的扩展行为

提出用带表面裂纹的试样来显示滚压试样表面强化层的疲劳裂纹扩展，并对黄铜及纯铜表面裂纹扩展行为进行了研究.结果表明：无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力；相同应力强度因子幅度△K下，黄铜的裂纹扩展速率低于纯铜，即黄铜强化效果优于纯铜．断口分析表明其疲劳裂纹扩展是一种再生核扩展机制．     

40Cr2NiMoV热作模具钢热疲劳裂纹扩展的研究

研究了４Ｃｒ２ＮｉＭｏＶ热作模具钢热疲劳裂纹的扩展特性，试验结果表明４Ｃｒ２ＮｉＭｏＶ钢热疲劳裂纹属沿晶裂的，裂纹扩展是主裂纹与裂纹前端显微裂纹不断合并的结果，随着热循环次数的增加，裂纹扩展速率遵循快一慢一快的规律。９１０℃淬火、５８０℃回火的试样与９６０℃淬火，６１０℃、回火的试样相比，９１０℃淬火、５８０℃回火的试样具有较高的热疲劳裂纹扩展的抗力。     

铁素体—珠光体钢中的疲劳裂纹扩展行为

在扫描电镜下对两种铁素体－珠光体钢中的低周疲劳裂纹扩展进行了动态原位观察，发现疲劳裂纹只在铁素体中扩展，而珠光体晶团阻碍其扩展，提出疲劳裂纹扩展的形态及方式与材料的疲劳裂纹扩展阻力之间存在着一定的关系。     

中度球化的20g材质疲劳裂纹的扩展速率

对已超期服役且中度球化的焦炭塔20g材质在常温下的疲劳裂纹扩展速率dα/dN进行了试验研究。试样采用CCT试样，有效试样数为3件，用七点递增多项式法求dα/dN和△k 将3个试样的da/dN和△k数据点合在一 起 进行回归分析。回归时对数据点进行了取舍，对前几组数据点的异常（da/dN随△k的增大而降低）作了理论上的分析，认为是预制裂纹产生过高的残余拉应力影响了裂纹的正常扩展，随着裂纹扩展，预制裂纹时产生的残留塑性区被消耗掉，疲劳裂纹扩展速率才恢复正常。得到了以Pais表达的平面应变da/dN与△k关系式。将此式与另一个不同实验条件下的关系作了比较，认为该式反映了该材料在目前状况下的疲劳扩展规律。     

板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响

采用数理统计方法研究了不同板孔加工方法对滚子链链板疲劳强度的影响规律，给出了Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线，且以铰孔试样为基准（光亮带１００％）得出表面质量系数的分布（μβ．σβ）。根据μβ．σβ更科学地评价了各种板孔加工方法的适用性，并进一步从板孔表面粗糙度、表面应力状态、疲劳裂纹萌生与扩展以及断口微观形貌等方面进行了理论分析。结果表明，链板疲劳裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命的９０％以上，链板孔表面粗糙度、表面应力状态是影响链板疲劳强度的主要因素。与一次冲孔工艺相比，修孔工艺可使疲劳强度提高２８％，挤孔工艺可提高疲劳强度３８％。     

20号管道用钢延性断裂数值分析

按弹性塑性增量理论，应用ＪＲ阻力曲线控制方法对２０号管道用钢中心裂纹试样平面应力条件的延性断裂和裂纹放展过程进行了有限元数值分析研究。计算表明，随裂纹扩展量增加，Ｊ积分路径依赖性变大，但在距裂尖较远区域，Ｊ积分保持好的路径无关性，表明采用远场Ｊｆａｒ扩展模拟判据是可行的。     

结构陶瓷断裂韧性测试方法的研究

准确测试陶瓷材料断裂韧性ＫＩＣ的关键是预制具有原裂纹的试样，本文首先对桥压法预测原生裂纹进行了研究，然后针对桥压法存在问题提出了一种简便而有效的陶瓷材料原生裂纹的预测方法－静态膨胀法。研究结果表明，静态膨胀法中裂纹的扩展是稳态的，通过调节影响膨胀剂压力的多种因素，可以准确地控制裂纹扩展的深度，预制出合适的原生裂纹，对几种陶瓷材料试验后得到了满意的结果，为准确评价结构陶瓷的断裂韧性提供了一种有效可行