空洞扩张与Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹的断裂参量

本文根据材料细观断裂机理研究了Ⅰ－Ⅱ复合裂纹尖端区域发生韧性断裂的力学条件，并考察它们与Ⅰ－Ⅱ型裂纹断裂参量的关系。结果表明：Ⅰ－Ⅱ型裂尖张开位移矢量的Ⅰ型分量δ＾１与裂尖区材料在受载变形中积累的宏观空洞扩张比ＶＧ有密切的对应关系；现有的ＣＯＤ和文［２］中的δ＾１参量均表征了裂尖区早期形核空洞的扩张。     

空洞形核与16MnR钢中的Ⅰ—Ⅱ复合型断裂角

本文提出用与材料细观断裂过程有关的力学参量在裂尖区的数值分布的峰脊线确定复合型断裂方向,并对16MnR钢的四点弯曲试件进行了弹塑性有限元分析和实验研究。结果表明,Ⅰ-Ⅱ复合型断裂存在两种机理:当Ⅰ-Ⅱ重型载荷比M/Q大于一临界值时,断裂为韧窝型,复合型断裂角由MnS大粒子处的早期空洞形核决定,并与加载初期的σ(?)/(?)峰脊线一致:当M/Q小于此临界值时,断裂是剪切型的,并沿着裂纹前方最大主剪应力方向。引起断裂机理变化的原因是决定MnS粒子形核空洞的参量σ(?)随着(?)下降而减少。     

混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹研究

通过研究混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端的应力场,给出了裂纹尖端塑性区范围,运用最大拉应力作为断裂判据,推测了混凝土梁中含复合裂纹的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向。     

确定复合型裂纹断裂角的图解法

木文将Erdogan,Sih的最大周向应力理论及Palaniswamy的能量释放率理论所提出的确定Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹断裂角θ_0的解析方程变换成图解方程,进而作出K_1/K_(11)—θ_0和K_(11)/K_1 —θ_0曲线,对复合型裂纹断裂角θ_0的确定提供了一个非常简便的方法。     

论复合型表面裂纹准则

本文用理论和试验分析相结合的方法研讨了作者和前人先后提出的表面裂纹复合型断裂准则[G]max、[S]min、[σ_θ]max、[U_v]max、[σ_α]max和[r_p]max六个准则;再次证明了后三个准则优于前三准则;实测出了表面裂纹最深点的起裂角和临界起裂载荷随表面裂纹倾斜角的变化规律;最后指出了断裂准则中断裂参数应建立在相同的力学基准上,从而为工程应用和理论研究提供了可靠的依据。     

复合型屈服区面积断裂准则

本文利用Mises屈服条件确定的弹塑性边界线,提出了复合型屈服区面积断裂准则。本准则计算值与实验结果相比基本吻合。     

双轴载荷下Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹构件失效评定力（FAD）研究

通过理论分析和双轴向断裂试验，研究了我国压力容器常用钢16MnR所制成的含中心穿透Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹十字形板试样的断裂性能，探讨了英国中央电力局（CEGB）R6法和美国电力研究所（EPRI）工程估算方法在双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹构件的失效评定图，作出了经双向载荷和裂纹倾角修正含缺陷结构结构安全裕度的失效评定图，提出 了一种双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹构件完整性评定方法。     

复合型断裂等W线体积应变能准则

本文利用裂纹尖端附近等应变能密度线,建立了复合型断裂等W线体积应变能准则,本准则与实验数据基本吻合。     

单面缺口的韧性断裂参量及其应用

为了在细观力学的空穴扩张比参量的基础上建立压力容器中常见的表面凹抗、机械切口、等缺陷的安全评定方法,提出了采用缺口张开位移作为宏观的工程断裂参量。研究了含轴向缺口的模型容器,分析了单面缺口的变形特点,用大变形弹塑性有限元方法按韧带中达到材料的临界穴扩张比计算缺口张开位移,并与实测值作了比较。     

复合型裂纹扩展的最大塑性区尺度准则

为了预测复合型裂纹呈滑移型（Ⅱ型）的断裂，在此提出了复合型裂纹扩展的最大塑性区尺寸断裂判据。该准则成功地预测了金属材料复合型裂纹呈滑移型（Ⅱ型）断裂的裂纹开裂角和临界荷载，同时认为金属材料裂纹扩展的动力来源于形状改变比能的释放，与体积应变能无关。将其结果与最大剪应力准则相比，取得了较为一致的结果。因此，结果表明：该准则在预测复合型裂纹呈Ⅱ型断裂上是成功的。     

复合型裂纹的混合开裂准则

利用两个基本假设：１裂纹启裂方向为裂尖距其近旁等应变能密度线最近的方向;２当裂尖近旁材料的有效应力达到Ｉ型裂纹的临界拉应力时即发生启裂;由此给出了复合型裂纹的应力和能量混合型断裂判据。对临界断裂,准则还计入了尖端损伤区的影响。与实验结果对比证明了混合型断裂准则的有效性。     

Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ复合型裂纹开裂角的光弹性试验研究

通过带Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ复合型半圆形裂纹的三维光弹性模型的破坏性试验,测量了Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ复活复合型裂纹前沿不同位置处的开裂角,用应力强度因子Ｋ１、ＫⅠ、ＫⅡ的测量结果和最大周向应力理论,计算了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ复合型裂纹的开裂角,试验测得的结果具有较好的规律性,并且与计算结果较为接近。     

拉压强度不同材料的复合型断裂准则

考虑了材料拉压性能的不能对复合型断裂强度的影响，提出了巴兰金屈服面上的最大周向应力准则，并与实验结果进行了比较，结果表明：对拉压异性材料，考虑了拉压强度的不同对断裂的影响而建立的断裂准则更接近于实验值。     

Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹开裂角的光弹性试验研究

通过带ⅠⅡⅢ复合型半圆形裂纹的三维光弹性模型的破坏性试验,测量了ⅠⅡⅢ复合型裂纹前沿不同位置处的开裂角.用应力强度因子KⅠ、KⅡ、KⅢ的测量结果和最大周向应力理论,计算了ⅠⅡⅢ复合型裂纹的开裂角.试验测得的结果具有较好的规律性,并且与计算结果较为接近.     

复合型裂纹扩展的形状改变比能准则

为了预测金属材料裂纹在小范围屈服时的延性断裂，以复合型裂纹为研究对象，将裂纹前缘塑性屈服区内的总形状改变比能用于建立复合型裂纹的断裂准则。该准则表明了金属材料裂纹在扩展过程中，起决定作用的是形状改变比能，而不是整个应变能。能成功地预测了复合型裂纹的启裂角度以及临界荷载，将其结果与Sih的S准则和实验数据结果进行了比较。结果表明，复合型裂纹扩展的形状改变比能准则，在预测裂纹启裂角方面优于S准则，并且预测的临界荷载偏保守。在工程上，将其应用于复合型裂纹断裂判定是安全的。     

三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则

断裂准则是评定含裂纹构件或结构的工作状态是否安全的基准和依据。本文从三维介质中复合型裂纹问题的分析入手,考虑裂纹尖端小范围屈服区对裂纹扩展的影响,提出了描述三维介质中任意形状裂纹扩展规律的F_(?)准则和E_(?)准则。这两个准则均与现有的实验资料吻合得很好,而且还有一个较为突出的特点,即能反映Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ型复合裂纹和Ⅱ—Ⅲ型复合型裂纹中KⅢ对裂纹开裂角的贡献。这一特点是S准则[1]、MG准则[9]、C判据[10]和W判据[11]等一些断裂准则不具有的。     

砂岩半圆盘弯曲的复合型断裂性质及准则研究

本文对裂纹倾斜角度这一几何参数对砂岩半圆盘试件复合型断裂性质的影响进行了研究。采用含边缘裂纹的四川黑砂岩半圆盘试件(SCB试件)进行三点弯曲实验,结合有限元数值模拟软件ABAQUS计算出复合型断裂韧度,并将最终结果与已提出的多个断裂准则进行比较,得出适用于黑砂岩复合型断裂的断裂准则。结果表明,随着裂纹倾斜角度增加,I型断裂与II型断裂的复合度即二者所占比例发生变化,I型断裂所占比例逐渐减小,应力强度因子KI逐渐减小,同时II型断裂所占比例逐渐增大,应力强度因子KII和T应力逐渐增加。黑砂岩复合型断裂的实验结果与改进的R准则最为吻合,验证了改进的R准则在黑砂岩半圆盘弯曲实验中的准确性和可靠性。     

类裂纹缺口断裂准则综述

阐述了缺口断裂力学应力强度因子、COD和J积分概念的三类宏观力学模型和失效评定图方法,介绍了各种模型的基本假定、分析方法、以及最后提出的断裂准则适用的范围。此外,还概述了作者本人的进一步研究。     

表面裂纹弹塑性断裂参数的估算和测试

本文提出了一种计算模型,用以估算带半椭圆表面裂纹幂硬化板材的弹塑性断裂参数。用该模型估算的表面裂纹最深点的应力强度因子K值与New-man-Raju 公式计算的K值吻合良好、弹塑性J积分值与Nikishkov-Atluri的三维有限元结果基本相符。用表面裂纹LD10CZ板材测定的表面裂纹嘴张开位移δ_m和J积分值与计算模型估算的δ_m和J值的误差不超过10%。在σ/σ_0> 0.5时,J与a_m有线性关系。