初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的细观力学分析

通过力学参数测量和微观观察研究了初始损伤对钢的延性起裂韧性影响.研究结果表明,随钢组织在预加载荷中产生的微孔洞初始损伤量的增加,其延性起裂韧性降低.并进一步对初始损伤孔洞在后续加载中的演化行为的细观有限元力学进行模拟计算及微孔洞初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的机理进行了研究.计算结果表明,初始大尺寸孔洞长大速度比较快,且在这些孔洞之间存在变形局部化,容易诱发二次小孔洞的形核和长大,从而使一次初始大孔洞连接,使材料延性起裂,因而大尺寸初始损伤孔洞主导了材料的延性起裂.随初始损伤量的增加,大尺寸孔洞的数量和尺寸增加,使孔洞聚合(延性起裂)时的应变降低,这也就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的延性起裂韧性Pi/Pgy降低的细观力学原因.     

1420铝锂合金的温压变形及动态再结晶行为

采用金相、扫描电镜及背反射电子衍射等检测手段，对1420铝锂合金在温压变形时不同变形量的微观组织与织构进行研究。结果表明：在350℃及较高的应变速率ε=6．93s^-1。的变形条件下，1420铝锂合金在变形量为90％时出现粒径d〈5μm的大量细晶组织，发生了动态再结晶；立方取向晶粒的形核与长大均不占优势，再结晶晶粒表现为强烈的形变取向。为此，提出了一种新的粒子激发形核与亚晶倾转形核长大的混合再结晶模式。     

奥氏体控轧控冷条件下相变后α晶粒尺寸的预测

基于相变动力学和热力学原理,讨论了椭球形铁素体晶核在奥氏体晶界形核及长大的动力学,根据形变促进相变的理论,变形引起位错密度增加而提高了奥氏体内的存储能,考虑了变形存储能增加对形核的促进作用,提出了预测控轧控冷过程的α晶粒尺寸的方法·用该方法模拟计算应变量、轧制温度、冷却速率及化学成分等因素对α晶粒尺寸的影响,与已有的实验结果吻合良好,表明这种理论处理方法可用来模拟这种相变过程·     

Mode I/II混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为

文章对Mode I/II混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为进行了有限元计算模拟。结果表明:ModeI/II混合加载下,缺口前端一侧钝化,一侧锐化。钝化侧的孔洞在外加载荷P/Pgy<0.2时没有长大;在0.2

0.8后快速长大,且长大速率随P/Pgy而增加。锐化侧的孔洞在整个加载范围内基本没有长大。整体孔洞面积分数随P/Pgy的增加源于钝化侧孔洞的长大。钝化侧较高的三向应力度σm/σ和εp等效塑性应变是其孔洞长大的主要原因。钝化侧σm/σ和εp最高处的一列孔洞长大速率最快,这些孔洞的聚合导致缺口前的延性起裂和裂纹沿该列孔洞路径的扩展,从而决定了材料的延性断裂韧性。锐化侧很低的σm/σ和εp是孔洞不发生长大的原因。     

Mode Ⅰ/Ⅱ混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为

文章对Mode Ⅰ/Ⅱ混合加载下缺口前初始孔洞的长大行为进行了有限元计算模拟.结果表明:ModeⅠ/Ⅱ混合加载下,缺口前端一侧钝化,一侧锐化.钝化侧的孔洞在外加载荷P/Pgy＜0.2时没有长大;在0.2＜P/Pgy＜0.8内缓慢长大;在P/Pgy＞0.8后快速长大,且长大速率随P/Pgy而增加.锐化侧的孔洞在整个加载范围内基本没有长大.整体孔洞面积分数随P/Pgy的增加源于钝化侧孔洞的长大.钝化侧较高的三向应力度σm/-σ和εp等效塑性应变是其孔洞长大的主要原因.钝化侧σm/-σ和εp最高处的一列孔洞长大速率最快,这些孔洞的聚合导致缺口前的延性起裂和裂纹沿该列孔洞路径的扩展,从而决定了材料的延性断裂韧性.锐化侧很低的σm/-σ和εp是孔洞不发生长大的原因.     

深过冷Ni-P共晶合金凝固动力学分析

根据经典的形核和生长理论，通过实验分析了深过冷Ni-P共晶合金的凝固行为．实验发现，深过冷Ni-P共晶合金的凝固组织由粒状的共晶团和棒状的规则共晶所组成．随过冷度的增加，共晶团的组织逐渐细化，同时深过冷熔体晶核生长速率很大，异质形核在凝固过程中起控制性的作用．深过冷熔体的单点形核和长大现象作为特例用以描述界面的生长速率对其凝固组织的影响。     

Ti45A18Nb2Mn0．2B铸造合金高温形变行为

Ti45A18Nb2Mn0．2B铸造合金在900～1200℃温度范围，1～10^-3／s应变速率条件下进行压缩实验，研究其变形特点以及组织变化．结果发现，形变过程中合金的真应力一真应变曲线上存在一个应力峰值，随后流变应力随着应变量的增加逐渐下降并趋于稳态流变．降低温度和提高应变～速率都使合金的应力峰值增加．在实验温度范围内合金的应变速率敏感系数为0．10～0．24；在高温形变过程中发生动态再结晶，合金的组织得到明显细化．再结晶晶粒尺寸随温度的降低和应变速率的增加而减小，也就是随Zener-Hollomonc参数的增加而减小；升高形变温度和降低应变速率均促进再结晶过程．     

粗大奥氏体晶粒中应变诱导铁素体形成特点

观察粗大奥氏体经不同应变后的淬火组织,分析应变诱导铁素体的形成特点．结果表 明：奥氏体晶粒尺寸影响应变诱导铁素作的形成方式;在形变初期粗大奥氏体（～２５０－μｍ）应变诱 导铁素体主要在晶界、退火孪晶界形核,随应变增加,可通过形变带形核：而尺寸较小的奥氏体 （～７ μｍ）,铁素体形核主要在晶界;随奥氏体晶粒尺寸增大,形变带上形核比例明显提高,而在 晶界形核的比例减小．     

基于元胞自动机的30CrMo钢动态再结晶组织演变规律研究

根据30CrMo钢的热模拟实验数据,建立了基于动态再结晶物理机制的位错密度、形核率及晶粒长大模型,并采用元胞自动机(CA)方法模拟了30CrMo钢在不同温度及应变速率下的微观组织演变规律。结果显示,通过CA方法模拟得到30CrMo钢的流变应力曲线及平均晶粒尺寸均与实验值吻合较好,所建模型的有效性和准确性得到验证。当应变速率一定时,变形温度越高越利于动态再结晶的充分进行,稳态下晶粒尺寸相对较大;而当变形温度一定时,高应变速率条件下材料的形核率较大,再结晶晶粒较细小。     

6063铝合金高温流变本构方程

采用圆柱试样在G1eeb1e—1500热模拟机上进行高温等温压缩实验，研究了6063铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律．结果表明：应变速率和变形温度的变化强烈地影响6063铝合金流变应力，流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大，在高应变速率下出现明显的动态软化．     

800MPa级冷轧双相钢的动态变形行为及本构模型

采用Hopkinson拉杆试验系统对800 MPa级冷轧双相钢(DP800)进行动态拉伸试验,动态拉伸选择应变速率为500、1000和2250 s-1 . 通过比较试验结果得出:双相钢的塑性延伸强度Rp0. 2和抗拉强度Rm与应变速率的关系呈指数形式增加;DP800在高应变速率塑性变形会产生绝热温升效应,计算可得DP800在应变速率为2250 s-1时拉伸变形产生的绝热温升为89℃. 基于J-C ( Johnson-Cook)模型和Z-A ( Zerilli-Armstrong)模型,对DP800的本构模型进行了研究,并对J-C模型应变速率效应多项式进行二次化修正,修正后的J-C模型相较于J-C模型对DP800在不同应变速率下的平均可决系数从0. 9228提高到0. 9886.     

离心除尘风机收尘过程数值模拟分析与预测

应用Fluent软件,对某5-51型风机内部气固两相流进行三维数值模拟,分析不同粒径颗粒的运动轨迹,初步推测在蜗壳上开平口出灰孔时的除尘规律,然后模拟在蜗壳上开单个平口出灰孔且孔位置变化时的颗粒轨迹,对比开孔前后颗粒轨迹的异同,再结合对各单孔除尘效率模拟值的分析及已有研究,得出开平口孔时,对于一般粉尘:气流跟随性强的颗粒反向逸出出灰孔制约了除尘效率的提高;形貌相同的同种粉尘颗粒,粒径较大的除尘效率较高;当能有效抑制反向逸出时,沿蜗壳螺旋线位置变化的单孔,其除尘效率基本呈依次增大的趋势。     

挤压态Mg-1.2Zn-0.8Y合金组织及高应变速率下的力学行为

通过显微组织观察、X射线及电子衍射结构分析对挤压态Mg98Zn1.2Y0.8合金的第二相结构及分布,以及Mg基固溶体组织形态进行了研究,并对其100/s~667/s应变速率下的力学行为及断裂机制进行了分析.结果表明:Mg98Zn1.2Y0.8合金在300℃、挤压比为16的热挤压过程中发生了完全的动态再结晶;挤压态组织为晶粒细小的镁基固溶体、其上弥散分布的化合物H相,以及沿晶界分布的Z相.室温下随着应变速率从100/s提高到667/s,挤压态Mg98Zn1.2Y0.8合金的屈服强度及抗拉强度明显升高,延伸率也从9.2%提高到13%.室温下应变速率为100/s~667/s时挤压态M g98Zn1.2Y0.8合金的拉伸断裂方式是以韧性断裂为主并伴有脆性断裂的混合断裂.     

采煤机喷雾嘴内流场的数值模拟

为了改善采煤机灭尘、降尘效果,利用Pro/Engineer建立采煤机喷雾嘴的三维模型,选用标准k-ε湍流模型,通过ANSYS/FLOTRAN CFD模拟了喷嘴结构参数对内流场的影响。仿真结果表明：随着喷嘴出口直径和旋芯中心孔直径的增大,出水口的流速也增加,但雾化分散锥度角变小;螺旋孔螺旋角增大,雾化分散锥度角也增大,但出水口的流速降低。该研究明确了喷嘴结构参数与其内部流场的关系,可为喷嘴结构的参数选择和优化设计提供依据。     

镍基单晶高温合金定向粗化机制有限元分析

采用有限元计算了[001]取向时,镍基单晶合金中γ基体和γ′沉淀相在施加外力前后弹性应变能密度的分布,并依据元素的扩散性质对定向粗化过程做了相应分析.结果表明,外应力改变了基体通道中的应变能密度的分布,γ′沉淀颗粒的定向粗化与基体通道中的应变能密度分布密切相关,其定向粗化在应变能密度高的基体通道扩展,且应变能密度变化越大,元素扩散速率越快,γ′颗粒定向粗化的速率也越快.     

光面爆破相邻炮孔裂纹扩展模拟

基于爆破理论,借助ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对岩石中双炮孔爆破裂纹扩展过程进行模拟,进而分析岩石爆破破坏机理和裂纹扩展特点。结果表明:所采用的模型、参数和数值计算方法的可行;孔间裂缝首先在炮孔壁产生,沿炮孔连线扩展并逐渐向连心线中心贯通;结合理论分析,得到了相邻炮孔的合理间距为40~70 cm,孔间裂缝贯通效果较好,随着炮孔间距的增大,孔间裂缝越难贯通,爆破效果越差。数值模拟结果与理论结果吻合较好,这种方法可以为爆破参数设计提供参考。     

纳米丝应变率和尺寸效应的数值模拟

在绝对零度下,利用基于分析型嵌入原子势的分子动力学模拟了体心立方(BCC)结构的纳米丝在不同应变率、和不同截面尺寸下的的拉伸变形过程,结果表明:在拉伸过程中,纳米丝表面出现了滑移带,并沿010方向发生脆性断裂;不同应变率只影响试样的断裂强度,应变率越大,断裂强度越高;而截面尺寸越大,屈服强度降低,断裂强度和弹性模量增大.     

深孔松动爆破切顶在保护层开采中的技术实践

深孔松动爆破可以增加煤层透气性系数、缓慢排放煤体瓦斯、降低瓦斯压力和瓦斯含量,从而降低了煤体瓦斯压缩内能,提高了煤体的机械强度,达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险的目的。同时有利于使煤体原集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部,即增加卸压带的宽度,减少瓦斯抽放时间,从而提高工作面回采速度。对于松动控制卸压爆破,在爆破孔周围布置了不装炸药的控制孔,控制孔在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用。由于控制孔的控制导向作用,结果是在介质内部的炮孔周围产生一柱状的压缩粉碎圈和一沿爆破孔与控制孔连心线方向的贯穿爆破裂缝面。控制孔的存在相当于在爆破孔周围增加了辅助自由面,相对缩小了爆破抵抗线的长度,使爆破更有利于形成更大范围的破碎圈带和松动圈带。松动控制卸压爆破可以极大地破坏了煤岩体的整体性,可以消除回采过程中大跨度悬顶悬露以及回转下沉对沿空留巷围岩的影响,同时提高被保护层煤层的透气性,提高抽采钻孔的预抽率,有效地释放地应力,消除煤与瓦斯突出危险性。十二矿作为埋深达千米的矿井之一,在己15-31010工作面采取了该防突措施后,大大提高了抽采钻孔的预抽率,使瓦斯应力和地应力得以提前释放,有效地防治煤与瓦斯突出和冲击地压,并成功优化了留巷区域应力场,确保了保护层开采的正常安全进行。     

压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题

利用复变函数方法,通过构造广义保角映射,研究了压电复合材料中垂直于极化方向具有不对称共线裂纹的圆形孔口问题,给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端的场强度因子和机械应变能释放率的解析解.在极限情形下,该解析解可给出具有对称共线裂纹的圆形孔口,带单裂纹的圆形孔口和Griffith裂纹等构型的相应结果.基于该解析解,通过数值算例讨论了具有不对称共线裂纹圆形孔口的裂纹长度以及半径对机械应变能释放事的影响规律,得到一些重要结论.