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。     

一个双参数断裂准则

双参数断裂准则建立在下述原理基础上,沿裂纹尖端初始弹-塑性边界计算的弹性应变能密度的最大值达到光滑试样单轴拉伸时的特征断裂能的弹性部分时,裂纹起始失稳扩展发生。于是,裂纹失稳扩展不仅取决于材料的断裂韧度K_(IC),还因为考虑了断裂前裂纹尖端的非弹性变形,裂纹失稳扩展还与参数ω有关,ω是材料的断裂应力与屈服应力之比。因此,双参数断裂准则不但适用于脆性断裂,还可用于伴有局部塑性变形的准脆性断裂。     

液化石油气钢瓶的断裂准则

由塑性失稳理论导出了无缺陷钢瓶爆破压力和容积膨胀率的表达式,由塑性极限载荷理论导出了缺陷钢瓶爆破压力的表达式,由不同断裂准则比较确定了退火不充分钢瓶从低塑性断裂向脆性断裂过渡的临界损伤度。由理论和试验研究所确定的钢瓶损伤容限已经采用在国家标准《液化石油气钢瓶定期检验与评定》中。     

基于统一强度理论的断裂准则

基于统一强度理论,在小范围屈服条件下,推导Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹裂尖塑性区范围的统一解析解。给出不同拉压比α、泊松比υ、中间主应力影响参数b以及裂纹倾角β下的一族塑性区形状与大小的轨迹,讨论以上参数对裂尖塑性区变化的影响。最后基于裂纹尖端塑性区的解析解,提出了一种复合型裂纹断裂准则,分析了裂纹倾角与初始断裂角的关系。结果表明,该准则预测结果比其它准则更精确,与试验结果吻合得非常好。     

CTOA断裂准则的发展及应用

对延性材料的稳态裂纹扩展机制和失稳断裂研究是断裂力学领域的重要研究方向之一。1973年Andersson在稳态裂纹扩展的有限元模拟中首次引进裂纹尖端张开角(CTOA)作为断裂准则,发现用CTOA作为断裂准则可有效地定量模拟稳态裂纹的扩展行为。近50年来,围绕CTOA断裂准则在描述裂纹扩展稳定性、影响因素、隧道效应、拘束效应,断裂过程有限元模拟等方面开展了广泛而深入的研究,并制定了确定CTOA的相关标准。CTOA作为断裂准则最大的优点在于采用二维和三维有限元分析,能准确模拟薄壁结构的稳态裂纹扩展行为,广泛适用于飞机机身、复杂的薄壁结构和长输管线等的裂纹扩展分析。就CTOA断裂准则的发展、标准化和应用等方面进行了简要综述,指出CTOA测量和应用中存在的主要问题和影响因素,并对未来的研究方向进行了展望。     

Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹断裂机理与断裂准则的研究

本文采用四点弯曲试件考察了常用韧性材料16MnR钢中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的断裂机理。实验测定了裂纹扩展方向和裂纹尖端位移参量的启裂值；与此同时，采用有限元程序计算了试件中复合型裂纹尖端邻域的应力、应变场，分析了各种控制空洞成核的力学参量的几何分布曲线，结合实验研究和有限元分析表明，Ⅰ-Ⅱ复合型断裂存在两种不同的断裂机理，它们的发生取决于Ⅰ-Ⅱ复合型载荷比的大小，当Ⅱ型载荷分量小于一临界值时、断裂为张开型．裂纹扩展方向与本文的бm峰值线准则一致；而当Ⅱ型载荷分量大于此临界值时，断裂表现为不稳定的剪切型断裂。     

物理断裂准则应用于高速切削的研究

基于高速切削有限元模型,参照更新的拉格朗日方法在低速切削加工中的应用,将金属物理断裂准则运用于高速切削的模拟中.通过仿真分析和比较在设置物理断裂准则和几何断裂准则的两种高速切削仿真情况下,X,Y方向切削力及切屑形成的变化发现,设置了物理断裂准则的高速切削仿真得到的数据更接近实验数据,且切屑成形也与实际情况符合.     

表面裂纹延性断裂的双准则法

压力容器或其他焊接结构中,断裂可宏观上分成二类——脆性断裂和延性断裂。前者用线弹性理论能作出有效分析,后者可用极限分析及塑性失稳准则作出估计,实际生产中含裂纹压力容器的断裂往往介乎这二种典型断裂方     

锯齿形切屑断裂准则的有限元仿真研究

为了探索材料断裂准则模型对钛合金有限元切削仿真的影响,运用DEFORM-2D切削模块模拟TC4锯齿形切屑的形成过程。分别选取四组不同的断裂准则参数导入断裂准则模型后进行有限元仿真,并将切屑仿真结果与实验中同等切削条件下获得的金相切屑标本的SEM微观几何形貌进行量化比较,分析结果表明当断裂准则参数取时仿真结果与实验结果相对误差最小,从而获得适合锯齿形切屑切削仿真的断裂准则理论参数,为难加工材料的切削仿真提供了理论参考。     

韧性断裂准则的试验与理论研究

对不同样式的45钢和6082铝合金试件进行了拉伸、压缩、剪切、扭转等材料试验，对工程中使用的11个韧性断裂准则进行对比研究，并利用专业塑性成形分析软件对试验过程进行二维和三维情形的数值模拟。指出目前使用的韧性断裂准则都不可能对材料在任意应力应变状态和变形累积的情况下给出一个固定阈值，并给出了基于等效应变和应力三轴度的韧性断裂准则修正公式，通过厚板普通冲裁和精密冲裁试验证明了结论的有效性。     

金属材料断裂核区的确定与对最大切向应力断裂准则的修正

应用于复合型断裂的三种主要准则（Ｇ－准则，σθ－准则及Ｓ－准则）都假定断裂核区是一个圆域，其圆心在裂纹类端。某个适当的力学参量沿半径为ｒ的圆周计算，并认为在此圆周上这一力学参量的数值决定裂纹的扩展。但是精确的ｒ值对今未被严格的定量确定。本文根据Ｔｈｅｏｃａｒｉｓ（１）提供的方法，应用Ｍｉｓｅｓ屈服准则，屈服准则，引入初始弹－塑性边界来确定断裂核区，并将裂纹尖端的切向应力σθ沿初始弹－塑性边界计算，     

带环向切口金属杆的扭转剪切断裂

扭转圆杆的环向切口根部存在高度集中的剪切应力,Ⅲ型应力强度因子是裂纹端部应力场奇异性的度量.为探求带环向切口的受扭金属圆杆最大承载力的计算方法,通过对不同切口尺寸杆件的扭转剪切断裂实验,由各试件的预制切口尺寸和实验中测到的最大转矩分别计算相应的应力强度因子;利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹扭转杆承载转矩的计算公式,将理论计算数值与实验结果进行比较,表明铸铁比碳钢试验结果更接近理论计算值.     

金属剪切旋压成形时的韧性断裂准则

破裂是剪切旋压时最主要的失效形式。为实现对剪切旋压时破裂的精确预测,根据剪切旋压成形时变形区材料的受力特点,提出对基于材料压缩变形塑性本构模型的Oyane准则进行研究。以DP600高强钢为研究对象,通过ABAQUS软件的VUSDFLD子程序二次开发,将Oyane准则耦合到剪切旋压有限元模型进行断裂损伤的计算及断裂阈值的判断。通过椭球形芯模旋压试验对断裂预测结果进行验证。结果表明,基于Oyane准则模拟得到的断裂危险位置位于已变形区靠近变形区处并沿着切向均匀分布,与试验结果的分布规律一致;但基于模拟所得到的极限减薄率与试验结果之间的相对误差达到33.8%。在Oyane准则的基础上,通过考虑平均应力和最大剪切应力对韧性损伤过程的影响,构建出适用于剪切旋压成形的修正韧性断裂准则。结果表明,采用修正后的韧性断裂准则,模拟得到的极限减薄率与试验结果的相对误差仅为15.9%;与Oyane韧性断裂准则相比,相对误差减小了17.9%。获得适用于剪切旋压时的韧性断裂准则,为金属剪切旋压成形破裂的精确预测奠定理论基础。     

光滑质点流体动力学方法中断裂准则的引入

基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图,提出一种粒子产生和消除技术解决光滑质点流体动力学方法中的数值断裂问题。以此技术为基础,利用光滑质点流体动力学方法的"核函数归一化特性"对粒子携带的应力重新进行分配,进而引入断裂准则最终解决数值模拟中材料出现断裂破坏的理论依据问题。通过典型数值算例的模拟分析并与实验进行对比,结果表明,提出的粒子产生和消除技术对解决数值断裂问题是有效的;引入断裂准则使材料断裂破坏受到理论的约束与指导;与加入断裂准则前相比,程序计算结果在靶板变形区直径、深度和弹丸剩余速度三个重要指标上与实验结果具有更好的一致性。     

基于统一强度理论的复合型裂纹断裂准则

提出一个复合型裂纹等效应力断裂准则，用以解决工程上普遍存在的复合型裂纹的断裂问题。该准则通过借鉴强度理论对复杂应力状态的处理方法，将等效应力作为度量复合型裂纹开裂的基本物理量。该准则在预测发生临界扩展时提出两个基本假设，(1)裂纹沿着等效应力最小的方向开始扩展。(2)等效应力达到临界值时裂纹开始扩展。根据选取的等效应力计算公式的不同，等效应力准则有不同的形式，当等效应力的计算采用总应变能理论时，等效应力准则等价于应变能密度准则；当等效应力采用σr时，等效应力准则可近似逼近最大周向应力理论。采用统一强度理论计算等效应力。最后通过与实验结果及其他理论的计算结果对比，验证基于统一强度理论的复合型裂纹断裂准则满足工程精度要求，且适用性好。     

韧性材料断裂形式与J准则存在的问题

受材料特性不同与应力状态形式不同的影响,韧性材料可发生准解理断裂、孔洞正拉断、孔洞剪断和无孔洞影响的剪断等多种断裂形式,不同的断裂形式,材料中危险点位置与宏观断裂面方向则不同,相应的细观断裂机理、宏观断裂条件也有区分.J-积分理论没有区分材料不同断裂形式,将其用于金属材料一些复合型断裂试验结果时有较大误差.利用细观力学对材料断裂机理的分析,结合几种金属材料在不同应力状态下的断裂试验结果,对J准则存在的基本问题进行讨论,并对材料不同断裂形式的主要影响因素进行分析.     

基于能量释放率准则的齿轮断裂可靠性分析

基于能量释放率准则,提出了含裂纹齿轮断裂可靠性分析模型。首先,从能量角度出发,推导了含裂纹齿轮能量释放率的表达式,然后将影响齿轮断裂的材料参数、裂纹尺寸、载荷等视为随机变量,以能量释放率为准则,建立含裂纹结构失效的功能函数,并通过一次二阶矩法和随机有限元法求解出可靠度。算例表明,本方法有较高的精度和计算效率。     

遵循力学原理的结构设计准则（1）

遵循力学原理的结构设计准则（１）（六）杨文彬（南京化工大学）１引言力是机械设计中最基本最重要的物理概念。机械结构形式千差万别，但其功能几乎都与力（包括力矩，下同）相关：力的产生、转换、改变、传递。构件在实现其力的有关功能的同时自身不可避免地要遭受力的...     

遵循力学原理的结构设计准则（2）

本文提出八条结构设计准则。用直观的结构概念来描述抽象的力学原理，有助于机械设计师在设计过程中方便地按力学原理进行结构设计。     

铸铁三点弯曲切口梁的抗断裂性能

铸铁类材料裂纹端部的断裂损伤过程区能简化为具有黏聚力的裂纹。为探寻带切口铸铁试件的最大承载力计算方法,用实验机对8种不同切口尺寸的铸铁三点弯曲梁进行加载实验,得到载荷随加载点位移变化曲线;计算各个试件断裂过程消耗功以及相应单位断裂面消耗比能。分别通过实验测得载荷和预制裂纹尺寸及等效裂纹长度,计算应力强度因子和能量释放率。根据黏聚裂纹应力强度因子计算式与双K断裂准则,得到该类材料结构承载力的理论计算数值;并与实验结果进行对比,两者符合良好。