不同强度等级混凝土的断裂韧度、断裂能

采用尺寸为１５０ｍｉｎ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ三组楔入劈拉试件进行断裂试 验，研究不同强度等级混凝土的断裂韧度ＫＩＣ、断裂能ＧＦ及临界裂缝尖端张 开位移（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃｒａｃｋ Ｔｉｐ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）ＣＴＯＤｃ．研究结果表明， ＫＩＣ、ＧＦ随着抗压强度ｆｃ、劈裂抗拉强度ｆｔ的增大而增大，并且成线性关系； ＣＴＯＤｃ则不随试件的强度变化而变化．这与金属材料的断裂特性有明显的 区别．     

裂纹宽度对岩石断裂韧性测试结果的影响

深部地层岩石的断裂韧性是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。通过试验分析和有限元数值计算，研究了试件的裂缝宽度对应力强度因子的影响，给出了确定无因次应力强度因子与裂尖半径关系的数值方法，弥补了解析方法的裂缝宽度对应力强度因子的影响，给出了确定无因次应力强度因子与裂尖半径关系的数值方法。弥补了解析方法中裂缝零宽度假设的不足，研究结果表明，当裂缝宽度较小时，解析方法可以用不动声色计算断裂韧性；当裂缝宽度较大时，采用解析方法计算出的断裂韧性偏差较大。试验测定时，应使裂尖半径尽可能小，并且破裂压力应该与裂尖半径相对应，这为正确确定岩石的断裂韧性提供了可靠的理论依据和试验方法。     

金属基复合材料参数对断裂韧性的影响

提出新的断裂理论模型，描述粒子强化的金属基复合材料的屈服强度，杨氏模量，粒子尺寸等材料参数与平面应变断裂韧性的关系，揭示粒子尺寸对断裂韧性的影响，并与实验相比较，结果表明：该模型与实验相吻合。     

金属基复合材料参数对断裂韧性的影响

提出新的断裂理论模型，描述粒子强化的金属基复合材料的屈服强度，杨氏模量、粒子尺寸等材料参数与平面应变断裂韧性的关系，揭示粒子尺寸对断裂韧性的影响，并与实验相比较，结果表明：该模型与实验相吻合。     

岩石与砂浆界面裂缝断裂准则的研究

用杂交元法计算了双材料界面裂缝试件的应力强度因子，采用梁型试件研究了岩石与砂浆界面裂缝的断裂准则．得到了岩石与砂浆界面裂缝临界断裂曲线方程；发现在一定的受力及强度条件下，界面裂缝沿交界面扩展     

低温环境下复合材料层板动态断裂韧性的实验研究

利用ＭＴＳ材料试验机和自制的低温实验装置，研究了玻璃布－环氧层板（ＧＦＲＰ）在０℃、－３０℃低温环境下的动态断裂性能。采用ＷＥＫ断裂模型来预测低温环境下ＧＦＲＰ材料的动态断裂韧性，给出了具体的实验测试步骤和理论分析方法。同时测定了单边切口试样拉伸情况下的断裂功，和ＷＥＫ模型计算值进行比较，这两种方法都反映出温度和加载速率的改变对玻璃布－环氧层板材料的断裂性能有明显的影响。在低温环境下，当应变速率提高时，断裂性能明显增强；和室温情形相比，在低温环境下，ＧＦＲＰ材料的断裂性能有所提高     

裂纹宽度对岩石断裂韧性测试结果的影响

深部地层岩石的断裂韧性是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。通过试验分析和有限元数值计算 ,研究了试件的裂缝宽度对应力强度因子的影响 ,给出了确定无因次应力强度因子与裂尖半径关系的数值方法 ,弥补了解析方法中裂缝零宽度假设的不足。研究结果表明 ,当裂缝宽度较小时 ,解析方法可以用于计算断裂韧性 ;当裂缝宽度较大时 ,采用解析方法计算出的断裂韧性偏差较大。试验测定时 ,应使裂尖半径尽可能小 ,并且破裂压力应该与裂尖半径相对应。这为正确确定岩石的断裂韧性提供了可靠的理论依据和试验方法     

混凝土窄条断裂区模型及其应用

以大量的实验观察结果为依据，提出了描述混凝土类半脆性固体材料失稳断裂前存在着裂缝稳定缓慢增长过程的窄条断裂模型．根据这一模型，提出了采用ＣＴＯＤｃ作控制参数来求解失稳断裂前的有效裂缝扩展量Δａｃ和等效断裂韧度～ＫＩＣ的计算方法．结果表明，将初始缝长ａ０加上Δａｃ进行有效裂缝长度修正后求得的～ＫＩＣ与试件尺寸无关，因而ＣＴＯＤｃ和～ＫＩＣ有希望作为控制混凝土类半脆性固体材料断裂的双参数准则．     

岩石动态断裂韧性测试的失稳判据研究

根据应力强度因子和断裂韧性的定义,研究并分析了应力强度因子的影响因素;表明试件的几何尺寸和物质材料的应力强度水平对应力强度因子起着决定性因素。辨明了起裂韧性、断裂韧性和止裂韧性的区别与联系;针对断裂K准则,提出了动态断裂韧性测试中的失稳判据,即dσ/dt=0,得到了试件所受的最大载荷对应于裂纹的失稳判据;并通过SHPB冲击装置,对这个失稳判据进行了验证。发现在8.0×10~4到35×10~4MPa·m~(1/2)s~(-1)的加载速率范围内,试验所用玄武岩的动态断裂韧性随着加载速率的增大而增大的规律。     

渤海冰尺寸效应的实验研究

在１９８４～１９８６年冬李．对渤海湾海冰压缩强度、拉伸强度和断裂韧性的尺寸效应进 行了系列的实验研究，并应用 Ｗｅｉｂｕｌｌ统计公式进行了计算，结果与实验符合得很 好。以几何尺寸相似的比例试样测得的拉伸强度．单轴压缩强度及断裂韧性ＫＩＣ值与 各自的计算值相比较其误差分别小于０．３％，３．９％和 ２．２％．研究表明，用 Ｗｅｉｂｕｌｌ 理论来说明渤海湾海冰的尺寸效应是非常适合的。     

高温断裂韧性的温度和应变速率效应

对 2 0 g钢高温断裂韧性的温度和应变速率效应进行了试验研究·在 40 0℃和 5 0 0℃温度下 ,分别测量了几种应变速率下 2 0 g钢的Ji 值·试验结果表明 ,Ji 值随应变速率的增大而有较大幅度的降低 ;在同一应变速率下 ,温度 40 0℃时的Ji 值小于 5 0 0℃时的Ji 值·为了对压力容器在高温短期负载环境下的安全性作出正确的评价 ,有必要通过高温断裂韧性试验 ,测出相应的高温断裂韧性值     

岩石断裂韧度测试技术研究

提出了在Instron电液伺服控制试验机上进行岩石断裂韧度测试的一种新的测试技术和方法．对控制中的应变通道作了有效的扩展改进，从而可成功地同时获得试样上3个点的位移信号（2个加载点位移LPDⅠ，LPDⅡ以及裂纹嘴张开位移CMOD），文中所提出的V型切口三点弯曲、短棒拉伸测试装置以及多功能岩石加工机成功地解决了岩石断裂试样制备中的难题．试验表明，本文提出的测试技术和研制的加工测试装置不但具有很高的精度，而且也非常方便、经济和有效．特别适用于岩石、混凝土和陶瓷材料的断裂韧度测试和研究．     

冲击功与COD转变温度的相关关系

对普通C-Mn钢,Cr-Mo钢和三种焊缝金属进行了系列温度示波冲击试验,COD试验和屈服强度的测定,通过对实验结果的分析发现,中低强结构钢和焊缝金属的冲击韧性和断裂韧性的延脆转变温度之间存在着统一的相关关系,即试验材料的两韧性的延脆转变温度迁移量与材料的应变速率敏感性呈线性关系。因此,推荐了工程上用冲击韧性推测断裂韧性的方法,并指出这一相关关系存在的内在原因是不同试验材料的缺口冲击试样和裂纹静载试样在延性断裂过程、解理的力学条件以及解理微观机制这三个方面的相似性。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

20g钢断裂性质的研究

本文实验测试了预应变对20g钢断裂韧性的影响.在弹塑性有限元数值分析的基础上,讨论了裂纹尖端张开位移与最大应变间的关系及预应变量ε_p对临界断裂应变的影响.同时,在Rice-Tracey空穴扩张模型的基础上,探讨了裂纹前方空穴形成的原因及主裂纹扩展的条件,分析了预应变量ε_p对20g钢断裂性质的影响.     

基于平面应变和沿晶断裂条件下剪切滑移作用的页岩可压性评价方法

水平井分段压裂可使人工裂缝与页岩发育的大量天然裂缝、层理等结构弱面相交形成复杂缝网,剪切滑移型裂缝是缝网的重要组成部分,寻求由页岩剪切滑移作用主导的可压性具有重要意义。考虑真实页岩破坏的平面应变和沿晶断裂条件,从裂纹(裂缝)微观形态入手,建立了断裂韧性计算方法;该方法的计算结果与实验测试结果对比,平均误差为2.93%;以某页岩气水平井测井数据为基础,绘制了基于断裂韧性指数进行可压性评价的全井筒连续剖面,对比压后测试结果,证实该可压性评价方法的可靠性,为页岩气高效开发提供理论参考。     

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.     

复合型启裂韧度 J_(MC) 的测定方法和断裂准则的探讨

应用有限元方法和断裂实验对铝合金材料Ｌｙ１２和４０ＣｒＮｉＭｏ钢在Ⅰ＋Ⅱ型载荷下启裂韧度ＪＭＣ的测定方法及弹塑性断裂行为进行了研究，给出了２种材料复合断裂的Ｊ积分准则．结果表明：１）根据复合型ＪＲ阻力曲线，应用裂纹延伸区零扩张量法测定的不同复合比下的启裂韧度ＪＭＣ值能够满足工程精度，且简便易行；２）不同复合比下的启裂韧度ＪＭＣ值满足一定的关系式．只要能得到材料的ＪⅠＣ、ＪⅡＣ值，任何复合比下的ＪＭＣ值都可由一定的关系式计算得到．另外，得出了适用于具有较好塑韧性和中高强度材料的复合型弹塑断裂准则     

材料的低温断裂研究进展

材料的低温断裂是科学研究的前沿问题,对工程有着重要的实际指导意义.笔者对低温断裂的内容和当前国内外的研究进展进行了概述,力求探讨关于低温断裂新的实验技术、新的理论以及新型材料,如纳米材料的低温断裂性能.     

等离子体离子注入类金刚石多层膜机械特性

采用非平衡磁控溅射及等离子体离子混合注入方法在奥氏体不锈钢 1 Cr1 8Ni9Ti基体上制备 N/ Ti N/ Ti(N,C) / DLC梯度膜 .研究了类金刚石 (DLC)梯度膜的结构特征和力学性能 .试验结果表明 ,N/ Ti N/ Ti(N,C) / DLC梯度膜最外层为典型的 DLC层 .梯度膜的硬度、弹性模量、断裂韧性以及界面结合强度值分别为 1 9.84GPa、1 90 .0 3GPa、3.75MPa· m1/ 2和 5.68MPa·m1/ 2 .试验所制备的 DLC多层膜比 DLC单层膜具有更好的综合机械性能 .