结构不对称对斜切口连杆裂解影响分析

分析了斜切口连杆结构不对称对裂解加工中两侧裂解槽起裂时序及裂解质量的影响.建立了斜切口裂解连杆有限元模型,以试验确定的斜切口连杆材料断裂韧性参数为起裂判据,变化斜切口裂解连杆有限元模型的两侧裂解槽深差,进行了斜切口连杆裂解起裂准静态有限元分析.模拟结果表明,通过优化斜切口连杆两侧裂解槽深度参数可以减小由于结构不对称引起的斜切口连杆裂解加工中两侧裂解槽的起裂时间差.进行了不同槽深情况的斜切口连杆裂解试验研究,通过电测方法测定了试验中斜切口连杆两侧裂解起裂时间差,试验结果与数值模拟结果相比有较好的一致性.     

圆盘内裂纹扩展断裂试验及数值模拟研究

鉴于含裂纹的巴西圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,而对含纯封闭内裂纹的巴西圆盘断裂研究较少的问题,开展了含90°三维内裂纹的树脂巴西圆盘试样单轴压缩试验,分析了裂纹扩展过程特征,并基于M积分及最大拉应力准则研究了KⅠ、KⅡ、KⅢ分布规律,通过断裂力学有限元软件FRANC3D实现内裂纹扩展全过程模拟。结果表明,含90°内裂纹试样在单轴压缩下裂纹破坏形态为竖直张拉裂纹;达到峰值荷载29.13kN时试样瞬间被劈裂为两半,内裂纹扩展速度达到700mm/s,对试样扩展、破坏形态及断口特征产生显著影响;通过数值模拟得出内裂纹尖端扩展路径,短轴端扩展速率最大,且数值模拟结果与试验相符。     

连杆准静态裂解数值模拟关键技术与启裂分析

对连杆准静态裂解进行了数值模拟分析,对裂纹区网格划分、接触与约束处理、无应力投影功能与自适应加载步长等关键技术进行了探讨;运用临界J积分和最大主应力准则作为连杆启裂的判据,分析了启裂时连杆应力场、塑性场及位移场,给出启裂点的分布状况.数值分析表明:连杆裂解的塑性区只存在于裂纹区裂尖附近,启裂点不唯一且沿连杆厚度方向散布在裂尖,但启裂率先发生在中部裂纹区的最大主应力峰值域,并向上下表面和外轮廓扩展.启裂点散布以及裂纹扩展路径不同极易造成裂纹交汇异常,并导致裂解过程中的爆口、断裂面台阶等裂解缺陷.     

25Cr2Ni4MoV合金锻件断裂韧性试验影响因素的研究

利用卸载柔度法对25Cr2Ni4MoV进行断裂韧性试验,对比研究了初始裂纹长度、试样尺寸、试验参数及数据处理方法对试验结果的影响。结果表明:随着初始裂纹长度的增加,测得的断裂韧性值减小,试验中加载所需要的最大载荷也逐渐降低;紧凑拉伸CT25(25mm厚)试样得到的断裂韧性值大于CT38(38mm厚)试样;当加载速率较低(1.5 MPa·m~(0.5)·s~(-1))时,加载速率变化对试验结果影响不大;当加载速率继续增大时,测得的断裂韧性值减小;随着保载时间的延长,测得的断裂韧性值减小;GB/T 21143-2014和ASTM E1820-2016在钝化线斜率、有效数据判定和拟合曲线方程等方面对数据处理结果影响较大,且前者得到的试验结果比后者要小。     

连杆裂解加工数值分析

裂解力的选择是发动机连杆裂解加工成败的关键.为获得合适的裂解力,利用MSC.MARC软件对捷达轿车连杆起裂过程进行了数值分析,得出了裂解力与J积分的关系曲线.根据冲击韧性与断裂韧性的关系,确定了临界J积分值,并采用线性插值的方法获得了裂解力.试验结果表明：此种数值分析方法适合对不同类型和材料的连杆裂解力的确定.     

三点弯曲浅裂纹试样J积分计算式的解析和实验探讨

本文对三点弯曲试祥的J积分计算式进行了探讨。根据对16Mn、45、30Cr2Ni4MoV、30Cr1Mo1V、以及2Cr12NiMoWV钢三点弯曲浅裂纹试样实验标定得到的塑性位移与载荷关系表达式,推导出了Jp积分计算式,给出了Jp积分计算式。推导出了J积分能量表达式中的ηp因子的通用计算式。从而为单试样法测定材料的J_IC性能参数提供了方便的计算公式。本文还就a/w值对三点弯曲浅裂纹试样的J积分的影响进行了探讨。结果表明,a/w值对试样的J积分有较大影响。     

船舶柴油机活塞的热疲劳裂纹扩展评定

运用ADINAT／ADINA有限元程序分析了船舶柴油机活塞的三维温度场和三维应力应变场，并采用带中央环状预裂纹的圆柱形试件在单轴疲劳试验机上进行了热疲劳裂纹扩展寿命模拟试验，根据高温度理论和断裂力学理论归纳了当量J积分范围评分准则，并将这一准则用于活塞的裂纹扩展寿命分析和安全性评定，评定结果具有普遍参考价值。     

锻造对汽轮机叶片钢力学性能的影响

通过对汽轮机叶片钢1Cr12Ni3Mo2VNbN的原钢锭及其经锻造后的叶片进行性能热处理,以制取两种状态的试样,系统研究了锻造历史对示波冲击、低周疲劳、疲劳裂纹扩展速率、断裂韧性的影响.结果表明,材料经锻造后,总的冲击功不变,但裂纹形成功随之增大,构件的安全性增加,疲劳性能得到改善,△KIC值降低0.8%,疲劳裂纹扩展速率明显缓慢,J积分值大幅度增大,J积分较KIC有更好的适用性.     

连杆裂解起裂及三维裂纹扩展分析北大核心CSCD

分析了连杆裂解加工力学原理及切口根部与裂纹尖端应力场,确定了断裂准则并对连杆裂解加工过程进行数值仿真,通过结构中单元失效模拟裂纹的产生与扩展,进而分析裂解槽根部节点应力应变状态、连杆起裂及裂纹扩展情况、连杆大头端和断裂面的塑性变形分布。结果表明:连杆在局部小塑性变形状态下断裂剖分,塑性应变集中分布在裂解槽根部及附近,最大值约为0.035;初始裂纹发生于连杆厚度中面裂解槽根部近表层处,起裂后裂纹平均扩展速度约为19.6m/s,主裂纹扩展遇螺栓孔一分为二,绕过螺栓孔后裂纹扩展速度降低;裂纹在连杆大头端外缘汇合,并易在此处形成挤压,发生爆口及台阶等缺陷,可通过改变连杆大头外缘轮廓形状减少或避免爆口及台阶等缺陷的产生。     

拱坝坝肩稳定地质力学模型试验及孔口概化影响分析

在拱坝坝肩稳定地质力学模型试验中,坝身的泄洪孔口经缩尺后尺寸偏小,模拟困难,通常需概化模拟,以方便模型的加工制作和加载,但孔口概化对试验结果的影响需深入研究。为此,以立洲拱坝工程为例,分别开展了孔口概化后的坝肩稳定地质力学模型试验、坝身开孔与不开孔的两个三维有限元模型模拟分析,并对比分析三种方案所获得的应力分布特征、位移分布规律、塑性区分布范围和稳定安全度,探讨了孔口概化对地质力学模型试验结果的影响。结果表明,有限元开孔方案与不开孔方案坝体应力相差不超过10%,坝体位移相差不超过12%,塑性区发展过程基本一致,开孔方案的起裂、塑性区贯通和失稳略早于不开孔方案;有限元不开孔方案极限超载安全系数较地质力学模型试验方案大0.65%,有限元不开孔方案极限超载安全系数较开孔方案小15.48%。原因系拱坝坝身开孔导致拱效应降低,梁效应增强,但对坝体的位移、应力、塑性区分布影响较小。因此在研究拱坝坝肩稳定性的地质力学模型试验中,其采取的坝身孔口概化模拟方法对试验结果影响不大。