关于韧性断裂的颈缩区模型

报告了对计算韧性断裂传播阻力的颈缩区模型的进一步研究。对冲击加载下拉伸撕裂双悬臂梁试件断面的精密到量，再次证实颈缩区模型反映了韧性断裂传播过程的主要特征。与静载撕裂相比，动载撕裂时颈缩区宽度浅小而区内平均应变增大，但颈缩区宽度系数K1和应变系数K2的乘积nk则几乎与试件韧带厚度和加载速度无关，可看作韧性断裂传播阻力的材料常数。动载时阻力增大的主要原因是材料的应变率强化。颈缩区模型不仅提供了计算结构撞击破坏时韧性断裂所耗散能量的工程方法，也提供了用静载撕裂试验和动态拉伸试验确定动载下韧性断裂传播阻力的方法。     

平面应力的弹塑性断裂窄带颈缩区模型

平面应力条件下，对低碳钢材料的弹塑性断裂提出了一个穿带颈缩区模型。利用颈缩区裂尖前缘的近似平面应变性质，求解带颈缩区的Ｄｕｇｄａｌｅ模型及计入材料硬化性质的颈缩区尺寸，所得结果与经典的Ｄｕｇｄａｌｅ模型，平面应力有限元模型有Ｄｕｇｄａｌｅ损伤模型作了比较，结果表明，颈缩区西式是较好反映断裂现象，并给工程应用提供了一个理论基础。     

轴对称拉伸试件的大应变弹塑性有限元分析

本文用大应变弹塑性有限元程序对圆柱光滑拉伸试件和圆柱切口拉伸试件在单调载荷作用下的变形场、应力场和颈缩外形的变化等响应作了计算模拟,发现颈缩发生后光滑试件颈部最小横截面的轴向应变不再保持均匀一致,周向应变与径向应变不再相等也不再是均匀分布。当颈缩程度很深时,颈部最小横截面中心与边缘处的轴向应变相差和边缘处周向应变与径向应变两者的相差都可大于20%。这表明,在这种情形下Bridgman公式所赖以建立的基本假设有相当大的误差。本文提出了一种用试探曲线和Hermite插值配合大应变弹塑性有限元数值模拟并与实验相结合逐步求出颈缩后材料的应力应变曲线和颈部应力应变分布的方法,可用于材料的韧性断裂研究。     

AA6063铝合金韧性断裂断口分析

为探究6063铝合金的韧性断裂机制, 通过一系列韧性断裂试验观察6063铝合金不同应力三轴度试件的韧性断口形貌. 结果表明:应力三轴度越高,孔洞的形核、长大、汇聚越快,孔洞更大更深. 不同应力三轴度下主导试件韧性断裂的方式也有所不同:缺口圆柱拉伸试件断裂由韧窝断裂主导;凹槽板拉伸试件断裂由韧窝断裂与剪切断裂共同主导;圆柱扭转试验断裂主要由剪切断裂主导,并且试件表面存在部分韧窝断裂特征.     

橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能G_F及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明：随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

修正的多孔质材料屈服模型研究

文章在考虑材料内部塑性损伤的基础上,应用有限元方法对三维裂纹韧性断裂过程进行了数值模拟.通过研究多孔质材料屈服模型(G-T模型)中参数变化对初始起裂值J_i和J_R阻力曲线的影响,提出了参教q_2:的表达式,修正了G-T模型,使其能够更好地模拟三维韧性断裂过程,与实验结果相吻合.     

不同应力状态下Q235钢板件磁信号变化的试验及金相图谱研究

通过对Q235钢板件进行静载拉伸试验,采集并分析了其在零载、弹性状态、塑性状态、强化状态、颈缩状态及断裂破坏后的法向磁信号H_p(y).试验表明,随着荷载的增加,法向磁信号H_p(y)曲线呈顺时针旋转,且H_p(y)零值点在试件中心位置附近;H_p(y)零值点可以指示断裂位置但不够准确.比较分析磁场梯度值K,可以发现K值随荷载增加单调递减,在塑性状态到强化状态时变化幅度最大,而在强化状态到颈缩状态变化幅度最小.另外,通过对不同应力状态的试件取样,进行金相图谱分析,发现随着荷载的增加,铁素体沿受力方向,由不规则形状逐渐变为纺锤形,在此过程中,法向磁信号H_p(y)的绝对值逐渐变大.     

厚壁圆筒件成形工艺及有限元模拟

采用有限元模拟成形结合试验，研究厚壁圆筒件的成形工艺以及适用其热成形的有限元模型的建立方法，通过模拟及试验对比，分析了颈缩缺陷与成形工艺、预制坯尺寸、模具尺寸、冷却条件的关系，优化了厚壁筒形件的成形工艺、预制坯及模具设计。提出了消除颈缩缺陷的解决方案。     

组合功密度模型及初步验证

本文提出了一个在空穴多级形核模型基础上改进的便于实用的新模型－－组合切密度模型，该模型包含一个以应力状态和塑性变形为参量的描述材料破坏局部准则，它能合理地描述无裂纹体和裂纹体的损伤断裂。与空穴多级形核模型比较，它即具有鲜明的细观物理含义，又采用较为简便的宏观实测和计算模拟相结合的方法来确定材料模型参数，其待定参数数目也大为减少。从而朝实用方向迈进了一大步。文中用新模型结合大应变有限元方法先对40Cr制造的四种轴对称试件作了断裂分析，并进而通过计算模拟对三点弯曲试件进行断裂预测，所得结果与实测值相当吻合。     

中等厚度高强钢缺口板断裂试验及数值分析

为研究中等厚度高强钢断裂机理,对厚度为16mm的Q345缺口板和开孔板各10个试件进行了拉伸断裂试验,研究了缺口尖锐度对中等厚度高强钢断裂模式的影响.试验表明,初始裂纹形成于缺口边缘内侧,缺口较尖锐的试件断裂延性较低,初始开裂点位于载荷位移曲线的强化阶段,呈脆性断裂;缺口较钝的试件断裂点位于载荷位移曲线的下降段,呈延性断裂.对高强钢缺口板和开孔板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂模型的数值模拟和断裂分析,结果表明,金属椭球面断裂模型对预测中等厚度高强钢缺口板和开孔板的初始开裂有较高精度,但对中等厚度高强钢延性断裂的预测偏于保守.     

普通钠钙玻璃SCC特性的测试与分析

本文探索出一种玻璃材料SCC特性的有效测试方法,并对普通钠钙玻璃在水,甲醇和甲酰胺三种介质申的SCC特性进行了测试与分析。结果表明,其da/dt-K_I曲线均无平台阶段,这是因为三种介质均是普通钠钙玻璃的活性促进剂。三种介质的SCC敏感性依次为水>甲醇>甲酰胺。进一步讨论认为,SCC敏感性与介质的未共享电子轨道的非对称性及给质子键的活性成正相关关系。     

Effects of gradient structure on the microstructures and properties of coated cemented carbides

The effects of gradient structure on the microstructure and properties of coated cemented carbides were researched with optical microscopy （OM）, scanning electron microscopy （SEM）, strength measurements, and cutting tests. It shows that vacuum sintering of WC-Ti（C, N）-TaC-Co cemented carbides results in the formation of a surface ductile zone. The ductile zone prevents crack propagation and leads to the increase of transverse rupture strength of the substrate. The impact resistance of coated gradient inserts was obviously improved on the basis of maintaining resistance to abrasion and the forming mechanism of the gradient structure was also analyzed.     

Effect of fine precipitates on initiation and propagation of micro-cracks in low alloy Cr-Mo-V steel

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｃｏａｒｓｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｔｈｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｃａｒｂｉｄｅｓ,ｃａｎｃｒａｃｋｄｕｒｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｕｌｔｉｎｃｌｅａｖａｇｅｆａｉｌｕｒｅ,ｂｒｉｎｇｄｏｗｎｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｓ[1].Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｆｉｎｅｓｃａｌｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ(ｌｅｓｓｔｈａｎ100ｎｍｉｎｓｉｚｅ)ｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｂｅｈａｖｉｏｒ…     

Failure of rock under dynamic compressive loading

Split Hopkinson Pressure Bar（SHPB） test was simulated to investigate the distribution of the first principal stress and damage zone of specimen subjected to dynamic compressive load. Numerical models of plate-type specimen containing cracks with inclined angles of 0°,45° and 90° were also established to investigate the crack propagation and damage evolution under dynamic loading. The results show that the simulation results are in accordance with the failure patterns of specimens in experimental test. The interactions between stress wave and crack with different inclined angles are different; damage usually appears around the crack tips firstly; and then more damage zones develop away from the foregoing damage zone after a period of energy accumulation; eventually,the damage zones run through the specimen in the direction of applied loading and split the specimen into pieces.     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...     

Simulation of PFZ on intergranular fracture based on XFEM and CPFEM

A unit cell including the matrix, precipitation free zone(PFZ) and grain boundary was prepared, and the crystal plasticity finite element method(CPFEM) and extended finite element method(XFEM) were used to simulate the propagation of cracks at grain boundary. Simulation results show that the crystallographic orientation of PFZ has significant influence on crack propagation, which includes the crack growth direction and crack growth velocity. The fracture strain of soft orientation is larger than that of hard orientation due to the role of reducing the stress intensity at grain boundary in intergranular brittle fracture. But in intergranular ductile fracture, the fracture strain of soft orientation may be smaller than that of hard orientation due to the roles of deformation localization.     

高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线

采用楔入劈拉法试验,设置20～600 ℃共10组温度,试件尺寸统一采用230 mm×200 mm×200 mm,初始缝高比为0.4.根据试验得到的荷载-开口位移曲线（P-CMOD）求得应力强度因子曲线（K曲线）.基于虚拟裂缝黏聚应力,对高温后混凝土断裂全过程的裂缝扩展阻力曲线进行求解.将混凝土断裂全过程划分为4个部分,裂缝黏聚应力呈Petersson双线性软化曲线分布.计算表明,在某一特定温度下,裂缝扩展阻力曲线随裂缝扩展长度的增加而增长;阻力曲线随温度的上升呈下降趋势.对应力强度因子曲线与裂缝扩展阻力曲线进行裂缝扩展的稳定性分析.结果表明,当裂缝扩展阻力曲线位于应力强度因子曲线上方时,裂缝稳定发展;反之,裂缝将失稳发展.该判据可以等同于双K断裂准则,起裂韧度、失稳韧度是裂缝扩展阻力曲线上的2个关键点.     

强化有限元剪力连接件的拔出数值模拟

剪力连接件的拔出过程伴随着混凝土的拉裂与扩展,为了准确模拟拔出过程中的非连续变形及剪力连接件抗拔承载力,本文采用基于强化有限元的无厚度CZM单元,以粘聚区域模型描述剪力连接件拔出过程裂纹的开裂与扩展。然后建立了剪力连接件拔出数值分析模型,对拔出过程连续－非连续变形进行模拟,得到了拔出过程的荷载位移曲线,剪力连接件的抗拔承载力以及拔出过程裂纹扩展形态。本文方法可以实现拔出过程混凝土裂纹起裂扩展的非连续变形的数值模拟。     

Microstructures and mechanical properties of a new titanium alloy for surgical implant application

A new titanium alloy Ti12.5Zr2.5Nb2.5Ta(TZNT) for surgical implant application was synthesized and fully annealed at 700℃for 45 min.The microstructure and the mechanical properties such as tensile properties and fatigue properties were investigated.The results show that TZNT mainly consists of a lot of lamellaα-phase clusters with different orientations distributed in the originalβ-phase grain boundaries and a small amount ofβphases between the lamella a phases.The alloy exhibits better ductility,lower m...