聚丙烯内聚区银纹断裂时间的预测

文中拟定的聚丙烯(PP)银纹断裂分离标准是根据银纹拉伸产生变形热引起内聚区熔融层的形成和增厚提出的。内聚区分离的数值模拟是基于活性层附近的银纹区和本体区内的非线性热传导和热对流,并伴随均一轴向银纹的力学拉伸。聚丙烯银纹断裂时间的预测是在假定常银纹增厚速率和常内聚力的条件下实现的。研究表明,活性层温度相同时PP材料银纹区和本体区的温度分布不同,前者的热传导较后者快得多。随着应力或拉伸速率增大,无论是银纹区还是本体区的温度分布均呈减小的趋势。随着应力增加或银纹增厚速率的增加,PP的银纹断裂时间呈递减的趋势。实验结果的比对证实了通过热反内聚模型的数值模拟程序可预测聚丙烯的银纹断裂时间。     

基于GISSMO断裂准则的6016铝合金断裂行为研究

目的 研究零部件在成形与碰撞过程中,6016铝合金在不同应力状态下的断裂行为。方法 通过准静态拉伸实验,获得了6016铝合金的基本力学性能。利用Nakajima成形极限实验,获得了6016铝合金材料的断裂成形极限曲线。设计了7种涵盖成形及碰撞过程中应力状态的断裂极限测试试样,采用数字图像相关技术(DIC)记录了试样在变形过程中的全场应变。利用实验-有限元反求方法标定了6016铝合金的GISSMO断裂准则的参数,并用帽形件三点弯曲实验验证了模型的合理性。结果 相比于传统断裂成形极限图的预测结果,基于GISSMO断裂准则的仿真结果与实验具有更好的一致性。结论 所建立的GISSMO模型可以用于预测6016铝合金在复杂应力状态下的断裂行为。     

聚合物梯度材料黏弹性断裂的双控制参数

针对组分材料体积分数任意分布的聚合物功能梯度材料,研究其在蠕变加载条件下Ⅰ型裂纹应力强度因子（SIFs）和应变能释放率的时间相依特征。由Mori-Tanaka方法预测等效松弛模量,在Laplace变换域中采用梯度有限元法和虚拟裂纹闭合方法计算断裂参数,由数值逆变换得到物理空间的对应量。分析边裂纹平行于梯度方向的聚合物功能梯度板条,分别考虑均匀拉伸和三点弯曲蠕变加载。结果表明,聚合物梯度材料应变能释放率随时间增加,其增大的程度与黏弹性组分材料体积分数正相关;材料的非均匀黏弹性性质产生应力重新分布,导致裂纹尖端应力场强度随时间变化,当裂纹位于黏弹性材料含量较低的一边时,应力强度因子随时间增加,反之,随时间减小。而且,材料的应力强度因子与时间相依的变化范围和体积分数分布以及加载方式有关,当体积分数接近线性分布时,变化最明显,三点弯曲比均匀拉伸的变化大。SIFs随时间的延长增加或减小、加剧或减轻裂纹尖端部位的“衰坏”,表明黏弹性功能梯度裂纹体的延迟失稳需要联合采用应力强度因子与应变能释放率作为双控制参数。     

应变能密度比准则在块体非晶合金中的应用

由于块体非晶合金独特的原子排列结构,导致其具有独特的力学行为。多年来,国内外研究人员对块体非晶合金的断裂行为进行了一系列的研究,并取得了一定的成果。本文简单介绍了近年来国内外针对块体非晶合金断裂准则的研究状况,随后比较全面地介绍了应变能密度比失效准则,并推导了遵循该准则时断裂角θT(载荷方向与断裂面的夹角)与α(断裂面剪应力与正应力的比值)应满足的关系,最后利用Zr41.2Ti13.8Cu10.0Ni12.5Be22.5块体非晶合金的拉伸实验和已有的实验结果,证实了块体非晶合金遵循应变能密度比失效准则。     

混凝土/花岗岩界面Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验研究

为研究混凝土/岩石界面在复合型应力条件下的动态断裂性能,考虑四种应变率(10-5~10-2 s-1)及三种模态(21.8°,41.7°和60.3°)工况,对混凝土/花岗岩复合试件进行了四点剪切试验,获得了荷载与裂缝张开位移及裂缝剪切位移的关系曲线;结合界面力学理论和结构动力分析得到了界面Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子,据此得到并分析了断裂韧度、应变能释放率的率相关性及模态比相关性。结果表明:在所研究的应变率和模态角范围内,同一时刻的裂缝张开位移均大于裂缝剪切位移;Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧度均随应变率的提高而增加,Ⅰ型断裂韧度随模态角的增大而减小,Ⅱ型断裂韧度随模态角的增大而增加;应变能释放率随应变率和模态角的增加均呈现出增长趋势。     

换热器紧固螺栓的应力腐蚀断裂分析

紧固螺栓服役2年后发生成批断裂.采用宏观观察、化学成分分析、金相检验和扫描电镜与能谱分析等方法对失效螺栓进行了分析.结果表明,由于紧固螺栓长期浸在含有H2S介质的油料中,并在所承受的各种应力下又与腐蚀环境相互作用便产生了应力腐蚀,加上螺栓材质选用不当和硬度、显微组织不合理等其他因素,最终导致螺栓断裂.     

形状改变比能密度因子断裂准则

将形状改变比能密度因子S_d用于建立复合型裂纹的断裂准则.该准则表明了裂纹在金属材料里的扩展过程中,起决定作用的是形状改变比能,而不是整个应变能.作为应用举例,它成功地预测了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的开裂角和临界荷载,其结果与现有公开文献提供的一些理论结果和实验数据取得了较好的一致.     

水射流下含表面裂纹的轮胎橡胶的动态断裂

运用ANSYS/Explicit Dynamic模块,建立了含表面裂纹的轮胎橡胶材料在高压水射流作用下的流固耦合模型,分析了轮胎橡胶材料裂纹面应变分布规律;利用应变能密度函数,研究了含表面裂纹的轮胎橡胶材料在高压水射流作用下的动态断裂机理。通过对轮胎橡胶材料断面进行扫描电镜观察,初步分析了应变分布和应变能密度分布与粒度和微观形貌的关系。结果表明,在扩展与剪切的共同作用下,裂纹断裂形成与初始表面裂纹形貌一致的半椭圆形断面;随着裂纹长度的增加,裂纹扩展区的长度并未增加;多裂纹间耦合形成与初始裂纹大小一致的橡胶颗粒。     

线粘弹性断裂分析的增量加料有限元法

提出了一种用于解决线粘弹性断裂问题的增量加料有限元法。为了反映裂纹尖端的应力奇异性,在裂尖附近的应力奇异区采用若干四边形加料单元和过渡单元,非奇异区采用常规四边形单元,三种单元分区混合使用形成求解域网格划分。加料单元通过引入裂尖渐近位移场,构造出可以较好反映裂尖奇异性的单元位移模式,过渡单元在加料单元基础上引入调整函数构造单元位移模式,用于连接加料单元和常规单元,以消除加料单元和常规单元间位移不协调。基于Boltzmann叠加原理,推导了粘弹性材料的增量型本构关系,进而获得了增量加料有限元列式,并基于节点位移外推法计算粘弹性介质中裂纹应变能释放率。数值算例验证了该文方法的正确性和有效性。     

高应变率下岩石损伤模型研究综述与展望

系统阐述了岩石爆破损伤模型的国内外研究现状,阐明了各自的理论基础和基本思想,并且作了简要评述,指出了各种模型存在的不足,对岩石爆破损伤模型的发展趋势提出了建议。随着弹性力学、断裂力学和损伤力学等固体力学在岩石破碎领域的广泛应用,以此为理论基础的岩石损伤模型必将会进一步得到发展和完善。     

基于应力第一不变量I_1的断裂准则假设

基于对材料断裂的物理本质分析,提出断裂决定于应力第一不变量I1的理论假设,并给出相应的断裂准则,即材料局部区域的应力第一不变量I1达到一临界值Ib时,断裂开始发生,定义该临界值Ib为断裂强度,用单轴拉伸试验可以确定材料的断裂强度Ib。利用该断裂准则与Mises屈服准则,四种基本     

冲击拉伸过程中HDPE银纹内聚力的测定

热塑性聚合物经受稳定的银纹微纤拉伸时,银纹区的迅速增厚将会迅速地引起局部绝热升温现象.预测裂尖银纹的热力学分析可以预测结晶热塑性高聚物冲击断裂阻抗.热反内聚模型用来模拟冲击拉伸过程银纹寿命或反内聚时间.文中报道了一种新型的全切痕蠕变测试法可以在银纹增厚速率高达2m/s时测量平面银纹层的内聚力,在快速拉伸条件下高密度聚乙烯的内聚力和银纹寿命被测量,测试的结果与数值模型的预测结果是相一致的.     

金属材料断裂准则研究进展

介绍了金属材料断裂准则的研究进展,包括传统强度理论、现代断裂力学理论及常用断裂准则,并对各种准则的特点进行了简要分析。     

织物弹道贯穿性能分析计算

纤维织物增强复合材料由于轻质和高冲击损伤容限而在防弹装甲设计及制造中逐渐得到应用,如人体防弹衣和车辆防护装甲。但是尚无较好的方法直接计算复合材料防弹特性,其中困难在于复合材料弹道冲击过程中的应变率效应和冲击破坏机理至今没有被揭示。解决问题的第一步是建立复合材料增强相(即织物)防弹特性计算方法。提出基于纤维力学性质应变率效应的织物弹道冲击破坏分析模型,计算不同面密度织物靶体在弹道贯穿过程中的弹体剩余速度,由此反映靶体防弹特性。用本文中提出的简单算法预测的结果与实测结果在靶体厚度不大时极为接近,而且也有可能将其扩展到纤维织物增强复合材料防弹性质的计算。     

能量判据在爆破振动安全中的应用初探

针对现有爆破振动安全判据的某些局限和不足,探讨构建能量判据作为爆破振动安全评价指标.基于MATLAB小波分析工具箱的平台,从能量角度出发,运用小波分析技术对爆破振动信号进行分解,得出各频带爆破振动信号分量的小波频带能量,并构建综合考虑爆破振动强度、频率和持续时间以及受振建(构)筑物固有频率特性等因素影响的折合能量判据.相比现行的振速-频率安全判据,可视为一种进步,其工程应用具有一定实用价值和现实意义.     

Study of Debond Fracture Toughness of Sandwich Composites with Metal Foam Core

Two types of experiments were designed and performed to evaluate the adhesive bond in metal foam composite sandwich structures.The tensile bond strength of face/core was determined through the flatwise tensile test (FWT).The test results show that the interfacial peel strength is lower than the interlaminar peel strength in FWT test.The mode I interfacial fracture toughness(GIC)of sandwich structures containing a pre-crack on the upper face/core interface is determined by modified cracked sandwich beam(MCSB...     

Physically Based Failure Criterion for Dimensioning of Thick-Walled Laminates

The extreme lightweight potential of modern composites for the application in highly strained and thick walled components can only be sucessfully utilized with the help of adapted design procedures. Therefore, the stress and strain analysis of fibre reinforced components has experienced a tremendous improvement in recent years. The derived mechanical methods and the existing computing facilities are now capable of calculating complex and three-dimensional states of stress for single layers within laminated structures. The adequate development of appropriate failure criteria for the evaluation of such stress states has unfortunately not been promoted in the desired manner. In 1980, Hashin proposed a new generation of physically based failure analysis which could only be realized by a considerably increased numerical effort. Recently, Puck made a new attempt based on Hashin's concept using fundamental elements of the failure criterion by Mohr and Coulomb. Applying this model, the three-dimensional state of stress is evaluated in a realistic manner. It is assumed that besides the occurence of fibre failure only tensile stresses and shear stresses in loading planes tangential to the fibre direction induce the inter-fibre failure of the unidirectionally reinforced composite, whereas compressive stresses in these planes obstruct failure.