应力状态参数在几种金属断裂中的应用

一般用应力三维度作为应力状态参数来反映材料断裂情况,但应力三维度是通过试验来测定的,试验过程具有不确定性。从理论出发,分析一个新的参数,并利用新的参数对应力三维度表示的公式进行适当的修改,从而得到一个新的判据。     

金属材料在应力空间中理想断裂面的探索

金属材料断裂有许多准则和模型,但对断裂机理和变化规律缺乏合理的描述,给工程应用带来不便.以大量金属材料的断裂实验结果为基础,从材料断裂的细观机理出发,对已有断裂条件做出修正和完善.并且考虑到同一种材料,应力状态不同可能发生不同的断裂形式,而不同机理的断裂形式其断裂的主要影响因素不同,表现在三维主应力空间的不同卦限中断裂面的形状也不同,从而给出主应力空间中的金属材料近似理想断裂面.据此,给定材料某点所处的应力状态,即可判断其所处的应力状态的强度是否安全.     

复杂应力状态断裂判据的讨论

结合对脆性材料常规破坏试验结果的分析,修正了脆性断裂强度条件,将新的强度条件用于解决复合型裂纹的断裂问题,认为应力三维度极大值处对应于裂纹的启裂位置,裂纹的启裂方向则与处的最大拉应力方向有关,给出了一个新的复合型断裂判据,利用铝合金平面应变断裂实验结果对新判据作了验证。     

16MnR钢应力三维度与断裂机制的实验研究

通过对１６ＭｎＲ钢拉伸实验的测试数据,计算结果和应力三维度与断裂机制关系的分析,了应力三维度与Ⅰ－Ⅱ复合型断裂机制的关系,并得出了此钢Ⅰ－Ⅱ复合型断裂机制转换的应力三维度临界值。     

压应力作用下预制裂纹脆性材料的断裂特性

利用矿相显微镜和与之配套使用的微型加载装置,对预制裂纹脆性材料的断裂特性进行了研究,得出了在单轴及双轴应力作用下Ｋ１－Ｋ１的变化关系：Ｋ１／Ｋｌｃ＝８．６７×１０＾－７（Ｋ１／Ｋｌｃ）＾２－０．８４Ｋ１／Ｋ１ｃ＋１．９４×１０＾４和Ｋ１／Ｋ１ｃ＝１．５６×１０＾－６（Ｋ１／Ｋ１ｃ）＾２－２．９５Ｋ１／Ｋ１ｃ＋４．７０×１０＾６,并与理论结果进行了对比,此外还得出了开裂角θ与裂纹倾角β的关系：θ＝６     

预制裂纹脆性材料断裂机理的研究

本文在XPK—6型矿相显微镜下,对单一裂纹,双裂纹和三裂纹试件的断裂过程进行了比较详细的观察分析。试验结果表明:不同数量,间距和排列方式的裂纹,对试件的断裂过程有不同的影响,三裂纹试件的裂纹开裂传播和扩展过程与双裂纹试件基本相同。     

一个基于孔洞演化机制的韧性断裂预测模型

在韧性断裂中微观孔洞演化机制的基础上,提出了一个基于孔洞演化机制的非耦合型韧性断裂预测模型.模型充分考虑了两种典型的孔洞演化机制:孔洞的长大机制和孔洞的拉长扭转机制.该模型引入了三个具有不同物理意义的材料参数:材料对不同孔洞演化机制的敏感度、应力状态敏感度系数和材料的损伤阈值,并使用等效塑性应变增量表征其对韧性损伤累积过程的驱动作用.为了使模型可以更好地反映三维应力状态对材料韧性断裂性能的影响,将该模型从主应力空间转换到由应力三轴度、罗德参数和临界断裂应变构成的三维空间,得到了由模型确定的三维韧性断裂曲面,并研究了相关参数对三维韧性断裂曲面及平面应力二维韧性断裂曲线的影响.利用5083-O铝合金、TRIP690钢和Docol 600DL双相钢三个典型的轻质高强板材的韧性断裂数据验证了该模型对不同材料和不同应力状态的适用性和准确性.     

铝合金材料断裂形式变化规律的试验分析

分析了铝合金材料在常规破坏试验过程中的断裂现象和在不同复合比载荷状态下的断裂力学试验结果，讨论了不同应力三维度下铝合金材料的断裂形式变化规律。研究结果表明，材料在受力过程中的塑性变形是影响材料断裂形式的主要因素，当塑性变形较小时，材料内孔洞易于扩张，材料断裂形式为拉断；当塑性变形较大时，材料内局部剪切带产生扩展，材料断裂形式为剪断。     

极限净截面应力与弹塑性断裂参数J_(1c)关系的探讨

从现有的弹塑性断裂理论和结果出发,研究了韧性材料在全面屈服下裂纹启裂参数J_(1c)与相应的极限净截面应力σ_c之间的关系,提出用净截面应力法来分析构件上裂纹启裂行为,使工程断裂力学分析变成易于接受的工程计算。得出:如果给定试样高度和材料,则存在一个与启裂参数相对应的极限净截面应力。     

混凝土梁的应力腐蚀断裂实验研究

本文研究了带裂纹混凝土梁的应力腐蚀断裂问题。首先确定了混凝土材料在五种腐蚀介质作用下的腐蚀度;然后,在1％盐酸溶液和荷载应力共同作用下,进行了四点弯曲混凝土梁的应力腐蚀断裂实验研究,给出了应力强度因子K_1与腐蚀断裂时间t的关系式,并进行了若干讨论。     

脆性材料复合裂纹断裂判据研究

研究了混凝土等拉压强度不等的脆性材料在平面应力和平面应变情况下裂纹附近的塑性区的范围，并给出了相应的表达式；运用在一定外力作用下物体内等效应力作为断裂判据，推测含复合裂纹的脆性材料的裂纹扩展时的临界条件相扩展方向，计算了试件在6个不同裂纹角时断裂角的大小，其结果与最大周向正应力理论判据、最小应变能密度理论判据及实验结果比较，说明用最小等效应力作为含复合裂纹的脆性材料的裂纹断裂判据是可行的．     

拉压异性材料的脆断强度条件

常用的脆断强度条件都仅适合某些材料和应力状态,而缺乏普遍的适用性。通过观察实验现象和分析破坏原因,认为平均应力对脆断影响显著。提出了考虑平均应力和最大剪应力共同影响、考虑了拉压异性的脆断条件。其物理意义明确,理论推导和公式比莫尔准则简单,与实验结果吻合的好,特别是双向拉伸应力状态下,比莫尔准则与实验结果吻合的好。适合材料力学教学和压力容器设计。     

大理岩三向应力状态下的宏观破坏分析

对单轴压缩破坏面的第一台阶应用Mohr-Columb准则进行分析,得到的C、φ值与三轴压缩的结果一致。三轴压缩试件分岔分析表明：有限变形分岔分析可用于较高围压时试件破坏的分析,对称性群论分岔分析可用于较低围压时的分析。     

能容纳二次应力的J积分断裂参量的实验验证

用带焊接残余应力的焊接试板对文题进行了研究。结果表明：用修正Ｊ积分作为裂断裂参量建立的断裂准则，测得的缺口和裂纹断裂预测值与实验实测值非常接近，其误差在１０％之内。     

对灰铸铁压缩试件的变形及倾斜断口形成过程的探讨

本文在[1]的基础上,通过对断口特征的分区域研究及试件两端三向受压区的错位楔入假设,对试件主要的变形和破坏过程进行了定性的描述和解释。     

岩体脆性破裂失稳临界应力特征重正化群研究

岩体通常是由节理和岩桥组成,大量岩体工程破坏和失稳多是由于系统中较硬介质突然脆性破坏所致.把岩体脆性破坏过程看作一个逾渗相交过程,假定岩体细观微元体强度服从Weibull分布,基于系统在逾渗阈值处有尺度不变的性质,利用重正化群方法在求得一维和二维条件下系统逾渗阈值的基础上,首次研究了三维重正化群条件下岩体脆性破坏在逾渗阈值附近的临界特性,为相关问题三维重正化群研究提供了解析解参考,并揭示了如下规律:(1)维数一定时,逾渗阈值p*随着形状参数m的增大呈减小趋势;当形状参数m一定且m较小时,逾渗阈值p*随着维数增加而降低;当形状参数m一定且m较大时,逾渗阈值p*随着维数增加呈逐渐增大趋势.(2)形状参数m一定时,关联临界指数v随着维数增加呈降低趋势;维数为1时,关联临界指数v随着形状参数m的增大呈衰减趋势,而对于二维、三维的情况,其随着形状参数m的增大基本呈增大趋势.(3)对于一维、二维情况而言,体积膨胀点与峰值强度点所对应的应力之比σed/σf随着形状参数m的增大呈减小趋势,三维则正好相反,σcd/σf随着形状参数m的增大呈增大趋势.特别需要指出的是,在维数、形状参数m一定时,σcd/σf为定值,说明对于特定的岩石破裂过程,其膨胀点处应力与峰值应力之间存在某种联系,可能遵循一定的规律,这对于宏观岩石破裂现象(诸如边坡失稳、岩爆、地震等)的预测具有一定的启示意义.     

组织和成分因素对低碳结构钢解理断裂应力及断裂韧性的影响

本文揭示了板条组织的解理断裂应力在整个试验温度范围内是不依赖于温度而变化的。表明组织类型对解理断裂有重要影响:马氏体组织具有极高的解理断裂应力以及在同样试验温度下低的断裂韧性,铁素体截然相反,贝氏体位于其间。此外碳含量有其附加影响。切口试样测得的解理断裂应力明显高于光滑试样。