分形维数与含MnS超高强度钢断裂韧性的关系研究

应用分形理论研究含MnS的超高强度钢D6AC的分形及其分形维数的测量方法,得出试样的韧性与分形维数DH成正比关系,即韧性随分形维数的增大而增加.揭示了断口分形维数与材料性能之间的内在联系,为分形理论在材料领的应用提供了有益的帮助.     

复合材料断口分形维数的测定

探讨了ＳｉＣ晶须增强Ａｌ和碳纤维增强ＳｉＣ复合材料断口的分形特征,分别用小岛法和垂直截面法测定了断口的分形维数。实验表明,这两类复合材料的断口具有典型的分形特征,小岛法测得Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料断口的分形维数为１．３１２;垂直截面法测得ＳｉＣＷ／Ａｌ复合材料断口的分形维数为１．０９９,表明可以用分形维数来定量表征复合材料的断口形貌     

可燃药筒孔结构的分形维数研究

运用分形几何理论构造可燃药筒孔结构模型,以压汞法(MIP)测试4种配方可燃药筒的孔结构,获得可燃药筒的孔结构基体分维、孔隙分维等数据.分析讨论了可燃药筒孔结构分形的形成机理,并结合力学性能实验,研究孔结构分形维数与力学性能的关系.结果表明:可燃药筒基体分维由组分间隙形成,组分数量与各组分尺寸大小决定了基体分维大小;孔隙...     

铝锂合金疲劳裂纹萌生寿命和短裂纹扩展抗力

综述了近期国内外铝锂合金疲劳裂纹萌生和短裂纹扩展行为的研究进展,包括铝锂合金的热处理、微观结构、微观形变行为等与疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力的内在联系,较详细论述了裂尖屏蔽理论。作者还用自己有关铝锂合金疲劳短裂纹扩展方向效应和非扩展倾向的研究结果,对该类合金疲劳裂纹萌生寿命、短裂纹扩展抗力与疲劳寿命不对应作出了理论解释。     

基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测

以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验.观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命.结果表明:随应力集中系数增加,ΔKFGA小幅降低,ΔKfish-eye减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确.     

战斗部壳体爆炸破片体/线分形维数研究

为研究爆炸瞬时情况下金属壳体破碎形成破片的形状特征规律,设计了壳体爆炸破碎形成破片回收试验,来研究瞬时破碎条件下破片分布及内在关系。通过借鉴体/线分形维数测定数学模型,并应用MATLAB软件中数学算法对描述破片质量或大小分布特征的体分形维数D₃以及描述破片迎风面投影轮廓特征的线分形维数D₁进行了计算。研究结果表明：爆炸条件下壳体破碎形成破片质量分布和形貌特征均满足统计自相似性,可以用分形维数来表征;计算获得破片平均体分形维数为2.385 9,平均线分形维数为1.298 7,二者之间满足D₃+2D₁=5.     

基于分形维数的质心干扰对抗方法

为提高质心干扰对抗效果,分辨普通箔条云和包含舰船的箔条云,首次运用分形方法研究箔条云团的分形特性,提出了适用于分形分析的雷达数据预处理方法,并分析了箔条云和包含舰船的箔条云在分形维数上的差别。实验结果显示,分形维数可以准确、稳定的描述箔条云和包含舰船箔条云回波的差异,说明提出的方法可以用于分辨这两类目标,为质心干扰对抗研究和箔条特性研究提供了新思路。     

中锰铸钢疲劳裂纹扩展行为研究

采用疲劳裂纹扩展速率试验方法中的紧凑拉伸试验 (CT试验 ) ,得到了中锰铸钢疲劳裂纹扩展速率的数学表达式 ;用 SEM和微区相结构测试技术分析了中锰铸钢在疲劳裂纹扩展过程中的行为特点。研究表明 ,中锰奥氏体铸钢在疲劳裂纹扩展过程中 ,裂纹尖端将由应变诱发奥氏体向马氏体转变并伴有相变塑性产生 ,从而延缓了裂纹的扩展速率     

装甲车体疲劳裂纹扩展寿命预测方法研究

以多体动力学和线弹性断裂力学为理论基础,基于虚拟样机技术,通过建立履带式装甲车辆的刚柔耦合模型并对其进行虚拟试验测试,获得车体薄弱部位的应力谱数据;结合裂纹形状尺寸及材料的断裂特性,预测出了车体裂纹从初始长度扩展至一定长度所经历的寿命里程,从而提出了一种比较实用的预测装甲车体疲劳裂纹扩展寿命的技术方法。     

含裂纹HTPB推进剂断裂准则研究

固体推进剂装药的表面裂纹严重影响着发动机的工作安全性。现阶段广泛使用的应力强度因子、J积分等断裂韧性指标不能直接应用于复合推进剂装药。为了得到HTPB推进剂Ⅰ型裂纹在中低应变率下的断裂准则,本文使用试验和数值仿真方法建立了一种基于应变的断裂准则。准则建立过程中分别使用标准试样和单边裂纹试样进行单轴拉伸试验,结合有限元方法计算了裂纹前端的应变强度因子。结果显示对于HTPB推进剂在中低应变率下使用本文中基于应变的断裂准则比基于应力的断裂准则实用性更强。     

纳米化锆合金腐蚀机理的分形研究

将纳米化Zr-4合金和普通Zr-4合金进行水腐蚀并得到腐蚀面的SEM,利用计算机图像处理技术提取金属/氧化膜界面形貌图,并研究腐蚀界面形貌的分形特征。研究表明:纳米化Zr-4合金的腐蚀产物更具有保护性,其抗腐蚀性能优于普通Zr-4合金;腐蚀界面的分形分维变化说明纳米化Zr-4合金和普通Zr-4合金腐蚀规律不同,并从分形的角度上进一步揭示纳米化Zr-4合金的腐蚀机理。     

马氏体不锈钢焊接接头动态断裂韧性的研究

进行了G242焊条的修复焊接接头与母材动态断裂韧性及疲劳寿命的试验,通过分析无任何附加工艺条件的焊缝状态（简称焊态）;焊后对焊缝表面锤击;焊接时对每道焊缝进行锤击;焊后氩弧重熔焊趾;焊接时对每道焊缝进行锤击,且焊后分别进行600℃、650℃、700℃的热处理等工艺条件下焊接接头的性能变化规律,通过扫描电镜、光学金相探明不同工艺条件下焊接接头微观断裂机制及组织性能变化,通过接头硬度测试,测定不同工艺条件下接头硬度分布,以间接反映其组织及强度变化趋势。最终确定了采用马氏体不锈钢焊条施焊时合理的焊接工艺措施及焊后热处理制度。     

身管内壁裂纹扩展特性及剩余寿命研究

火炮发射过程中身管内膛环境十分恶劣,经过一定射击发数后内膛往往出现不同程度裂纹,影响身管寿命及发射安全性。采用有限元软件建立了包含膛线及不同位置初始裂纹的身管有限元模型,基于线弹性断裂力学理论研究了膛压、弹带摩擦力、自紧残余应力等载荷作用下身管内壁不同位置初始裂纹的扩展特性,得到了影响身管疲劳裂纹扩展寿命的危险因素为身管内壁阴线纵向裂纹,基于疲劳裂纹扩展理论,以临界断裂韧度为失效判据,获得了无镀层身管在包含不同数量初始裂纹时的剩余寿命。研究对于火炮身管的发射安全性评估、寿命预测及寿命提升研究具有重要的参考价值。     

主战坦克火力、机动和防护性能与主要总体尺寸的关系研究

主战坦克总体设计的核心任务就是在不增加部件技术难度（水平）的前提下追求总体性能的“极大”和外形尺寸与质量的“极小”。通过分解火力、机动、防护性能指标参数,分析主要性能指标与总体尺寸的关系,建立主战坦克基于主要几何尺寸的火力、机动力和防护力综合优化模型。得出“协调坦克火力、机动力和防护力的核心是控制高度”的技术结论,并给出了控制坦克总体高度、宽度和长度的措施与方法。     

高温后混凝土冲击破碎能耗及分形特征研究

为研究高温后混凝土在冲击破碎过程中的能量耗散特性及碎块块度分布规律,采用100 mm分离式霍普金森压杆装置,对不同温度（常温、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃）作用后的混凝土进行冲击压缩实验,分析了冲击弹速和温度对试件冲击破碎能耗、破坏形态及碎块分形维数的影响。研究结果表明：同一温度下,耗散能随弹速和应变率的升高不断增大,同一弹速下,耗散能随温度的升高总体呈下降趋势;冲击破坏后混凝土破碎块度分布是一个统计意义上的分形,随弹速及温度的升高,试件破碎程度增大,碎块数目增多、尺寸减小,分形维数增大;耗散能与碎块分形维数的变化在相同温度下具有一定的正相关性。由此可见,不同温度、弹速下混凝土的冲击破碎是外部能量驱动下的分形演化过程。     

含预制缺陷PBX炸药裂纹扩展过程的试验研究

以典型HMX基PBX炸药为研究对象,采用圆弧巴西试验和数字散斑方法,通过预制缺陷的方式研究了不同缺陷条件下炸药裂纹的扩展过程.研究表明,不同缺陷下炸药裂纹扩展过程的差异较大,当缺陷位于加载轴向时,主裂纹完整贯穿试样中心,而当缺陷与加载方向存在夹角时,主裂纹从缺陷两端附近向加载面扩展,且不再通过试样中心.     

表面裂纹结构断裂失效概率计算的线弹簧-响应面法

将线弹簧模型法和响应面法相结合,建立含表面裂纹结构断裂失效概率的计算方法.考虑材料特性、外载荷和裂纹尺寸等参数的不确定性,以含表面裂纹平板为例进行计算,得出失效概率和可靠度指标.与Monte Carlo法结果进行对比,表明该方法合理有效,在大大减小计算量的同时,能够保证很高的精度,适合工程实际应用.     

激光淬火对40CrNiMo高强度钢拉伸性能与断口形貌的影响

利用CO₂激光对40CrNiMo高强度钢表面进行了淬火处理,通过拉伸对比试验分析了激光淬火处理对试样拉伸性能的影响,用扫描电镜和能谱分析仪观察了激光淬火前后试样断口形貌与化学成分组成,并对其断裂机理进行了探讨。结果表明：激光淬火后40CrNiMo的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了25.3%、24.4%和7.1%,而断面收缩率降低了7.6%,存在明显的屈服阶段,呈现出连续屈服特征;与原始试样相比,激光淬火后40CrNiMo的屈服强度和抗拉强度明显提高,拉伸断裂方式和分层现象没有明显改善,试样表面断口处孔隙率降低,呈现准解理形貌。