韧性断裂准则与阀值选取的理论及试验研究

在金属冲切断裂的数值模拟中,韧性断裂准则和阀值的选取对模拟结果的精度有非常大的影响.通过对20钢棒材和管材试样进行拉伸试验,同时利用Deform有限元模拟软件对试验过程进行数值模拟,发现即使对于同一种断裂准则,两种试样得到的韧性断裂阀值也存在一定的偏差.并分别将六种断裂准则及得到的对应断裂阀值用于管端弧口冲切过程的模拟,结果表明只有Brozzo和NormalizedCockcroft&Latham这两种准则能较好的模拟出管壁的变形和毛刺的生成情况.通过试验验证了结论的有效性.     

6063铝合金韧性断裂机制的研究

设计可实现不同应力状态的原位拉伸试样,在SEM下进行原位拉伸试验,对断裂过程做了详细的研究和分析.试验表明,不同应力状态下的试样表面在拉伸过程中都产生了大量的滑移带,但其韧性断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金的晶界最薄弱,微裂纹形核于晶界,随载荷增大,微裂纹之间通过扩展或剪切连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

有关金属体积成形中的韧性断裂准则

着重论述了金属体积成形中的韧性断裂以及金属的断裂,并对以实验为基础和以空穴和模型为基础的韧性断裂准则进行了论述。     

韧性金属材料渐进断裂的有限元算法研究

为解决裂纹稳态扩展的有限元数值仿真,舍弃应力强度因子和J积分理论,考虑韧性金属的弹塑性效应和几何非线性效应,采用基于损伤理论的EWK模型作为断裂判据.有限元计算时将断裂判据以子程序形式嵌入ABAQUS主程序并保持两者之间的实时通信.当材料符合子程序判据时,主程序中以单元弹性模量置"零"来模拟其断裂.求解时使用一种适合控制结构局部失稳的Newton法,并以带椭圆中心孔金属薄板的拉伸断裂为算例.计算结果显示,上述方法实现的断裂效果符合实际物理现象,断裂路径符合一般实验结果.     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

铝合金表面陶瓷膜层形成机理

用等离子体增强电化学表面处理技术对铝合金表面进行陶瓷化处理,在铝合金表面获得陶瓷膜层,采用Ｘ射线衍射、Ｘ光电子能谱、扫描电镜、透射电镜等测试手段对陶瓷层进行了研究,结果表明：该陶瓷膜层由γ－Ａｌ２Ｏ３,ＡｌＰＯ４和ＣｏＯ等组成;通过对陶瓷膜层的表面形貌和显微结构观察及分析,发现陶瓷膜层形成过程是一个离子运动,表面层不断被击穿形成熔融区,处理体系中的电解质不断向熔融区运动、成核并迅速烧结的过程;陶瓷     

CVD多层涂层断裂方式及失效的微观机理分析

本文以TiN/Al₂O₃/TiAlCNO/TiCN/TiN CVD多层涂层为对象研究了CVD多层涂层的断裂方式和失效机理。采用扫描电镜和透射电镜观察多层涂层的断裂形貌和涂层界面微观组织,结果表明多层涂层的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂;Al₂O₃/TiAlCNO/TiCN涂层界面微观组织疏松有微裂纹等缺陷。采用电子探针分析了多层涂层界面的元素扩散行为,结果表明TiN/基体界面依靠机械结合、吸附结合、扩散结合和化学结合,界面强度高;Al₂O₃/TiAlCNO界面仅依靠吸附结合,界面强度低。通过计算得出多层涂层中存在残余热应力,它使多层涂层中产生较多微裂纹。因此,多层涂层失效源于涂层中微裂纹,界面结合强度低会加速涂层脱落。     

基于应力的断裂准则对AA7075-T6韧性断裂行为的预测研究

通过试验研究了AA7075-T6在剪切、单轴拉伸和平面应变拉伸应力状态下的塑性变形和韧性断裂行为。然后采用Swift-Voce硬化定律和pDrucker屈服函数表征了板材在不同加载状态下的塑性变形特性。最后,采用基于应力的pDrucker韧性断裂准则表征了不同应力状态下塑性变形过程中的韧性断裂行为。为了提高数值模拟预测精度,塑性本构模型和pDrucker韧性断裂准则参数均采用试验-模拟相结合的逆向工程方法进行优化标定。将有限元预测的韧性断裂位移与不同试件载荷-行程曲线进行了比较。结果表明,通过逆向工程优化的pDrucker韧性断裂准则能够准确描述AA7075-T6不同应力状态下的韧性断裂行为。     

精冲成形机理的再探讨

对精冲成形机理进行了较完整的论述,从韧性损伤的角度分析了精冲成形机理,介绍了最新的精冲损伤断裂模型。通过对精冲成形过程进行计算机模拟和精冲物理实验,验证了提出的精冲机理论述。     

TiAl合金细小全层片组织断裂机理

对多重热处理得来的铸造Ｔｉ－４６．５Ａｌ－２．５Ｖ－１．０Ｃｒ－０．２Ｎｉ（原子分数，％）合金细小全层片（ＦＦＬ）组织断裂韧性试样侧面和断口形貌及裂纹区位错、孪晶结构进行了观察分析．发现ＦＦＬ组织具有和ＦＬ组织相同的断裂特征，即多重断裂和裂尖区充分形变．但层片团尺寸的大幅度减小使得单个剪切带对应变能的消耗减小较多，且使裂纹扩展中总的变形体积减小，从而减弱了剪切带的韧化作用，使ＦＦＬ组织具有相对ＦＬ组织较低的断裂韧性．     

韧性断裂准则的研究及其在冷镦成形过程中的应用

塑性成形过程中,材料的韧性断裂是主要约束因素之一.本文采用实验与有限元结合的方法,对几种有代表性的韧性断裂准则进行了分析.结果表明以孔洞理论为基础的Oyane断裂准则能够较准确的预测成形中的启裂位置,与实验结果相吻合.同时将Oyane断裂准则用于预测冷镦内六角螺钉过程中的开裂,结果与实际生产相符合.     

WC硬质合金颗粒复合耐磨材料的韧性与断裂

采用不同类型的WC硬质合金颗粒及不同成分的金属基本组成的两种复合耐磨材料，研究了复合材料的韧性及其影响因素，观察分析了其断口形貌及断裂机理．结果表明，复合材料的韧性与断面上WC硬质合金颗粒及金属基体的面积分数有关，主要取决于金属基体的成分、组织状态、韧性和含量，基体的韧性越好，含量越多，则复合材料的韧性越高．在冲击载荷作用下，WC硬质合金的断裂为脆性解理断裂，而金属基体则为具有少量塑性变形的准解理断裂。     

韧性断裂准则的研究及其在冷镦成形过程中的应用

塑性成形过程中,材料的韧性断裂是主要约束因素之一。本文用实验与有限元法结合的方法,对几种有代表性的韧性断裂准则进行了分析。结果说明以孔洞理论为基础的Oyane断裂准则能够较准确的预测成形中的启裂位置,与实验结果相吻合。同时将Oyane断裂准则用于冷镦内六角螺钉成形过程中,结果与实际生产相符合。     

微成形中金属材料韧性断裂行为研究综述

微成形技术在成形过程中,韧性断裂是经常出现的主要缺陷之一,极大地影响了微型零件的成形质量.在微介观尺度的变形过程中,由于尺寸效应的影响,传统的塑性变形以及韧性断裂理论不能完全应用于微介观尺度下金属材料的成形预测,尺寸效应对微介观尺度塑性变形和韧性断裂行为有着显著的影响.对当前微介观尺度下的塑性变形及断裂理论进行了综述,...     

准三维C/C复合材料的层间剪切性能及其断裂机理

以炭纤维针刺毡为预制体, 采用化学气相浸渗(CVI)法或结合液相法制备了热解炭、树脂炭和沥青炭基质的准三维C/C复合材料, 研究了这些材料的层间剪切性能及其断裂机理. 结果表明: CVI基质炭比沥青基质炭更有利于C/C复合材料的层间剪切性能的提高; 剪切强度随密度增高而增大, 致密度越高, 基体支撑越强, 同时微裂纹和孔隙度就越低, 断裂裂纹不易形成或扩展, 强度性能就越好; 纯沥青基质炭试样为"突发"的脆性断裂方式, 其他基质炭试样表现为韧性断裂方式.     

渗硼层激光共晶化机理及其耐磨性探讨

采用固体渗硼＋激光表面处理的复合热处理工艺，使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性，提高其耐磨性。借助扫描电镜和光镜对试样表层、显微组织进行观察，探讨了硼共晶产生的机理以及渗硼层在激光作用下的行为，并进行了磨粒磨损试验。试验结果表明，经激光处理后渗硼层表层获得了共晶化组织，使之得到适当的硬度和韧性配合，耐磨性提高了92％。     

应用韧性断裂准则预测板料的成形极限图

将Oyan韧性断裂准则引入数值模拟预测板料的成形极限图(FLD).讨论了各向异性系数对不同应变状态下准则中各项的影响,通过测定单向拉伸和平面应变拉伸的断裂应变确定了准则中的材料常数.模拟凸模胀形实验得到每一时间步应力、应变值,代入韧性断裂准则预测板料的成形极限.应用Oyan韧性断裂准则预测了铝合金A5182-O和SPCC的成形极限图.模拟结果表明,用韧性断裂准则和数值模拟相结合能成功预测板料的成形极限图.