缺口断裂实验研究和断裂判据

本文在考察影响冷轧辊破损的力学因素中选用了缺口和裂纹两种试样进行断裂韧性测试。结果发现对于冷轧辊材料(高硬度,ε_F≈0)其K_(1c)≤(2/3)K_(ρc)(ρ=0.06毫米),即K_(1c)和K_(ρc)值差别较大。故本文认为有的文献提出对于低韧性材料(ε_F≈0)可用细切口试样代替裂纹态试样测定K_(1c)值不是普遍可行的。这一事实在工程实际中是重要的。在实验分析中,本文主要参考了Tetel man.A.S和Yokobori.T的分析工作,采用了弹塑性宏观力学的方法,近似分析缺口试样弹塑性应力场,建立有关断裂判据,所得结果较好解释实验现象,并可作为K_(ρc)计算的估值公式,亦可供分析缺口断裂问题参考。     

奥氏体——贝氏体球铁的组织与性能

本文研究了一种新型高强度球墨铸铁——奥氏体——贝氏体球铁.与铁素体及珠光体球铁相比,它不仅具有高强度,σ_b>100Kgf/mm~2,σ_(-1)>33kgf/mm~2,而且有高的塑性和韧性,δ_5>6%,K_(IC)=280Kgf/mm~(3/2).同时,其疲劳门坎值▽K_(tk)较高,而疲劳裂纹扩展速率(da)/(dN)较低.它的出现,扩大了球铁的使用范围,是球铁强韧化的一个重要发展.本文还探讨了奥氏体——贝氏体球铁的性能和组织间的关系.     

低碳马氏体型超高强度钢的组织结构和疲劳断裂行为

本文在低碳马氏体型超高强度钢强韧性规律研究的基础上,系统地研究了疲劳断裂规律。试验结果表明,典型钢种25Si2Mn2CrNiMoV通过950℃加热油淬350℃回火,其疲劳强度(σ_(-1),σ_(-1N)等)和裂纹扩展抗力(dα/dN,ΔK_(th)等)可以实现最优化。通过对疲劳裂纹的原位透射电子显微分析,发现了疲劳裂纹尖端塑性区内板条马氏体晶体交界处的残余奥氏体薄膜发生应变诱发马氏体相变,观察到疲劳裂纹扩展过程中组织结构的变化情况,从而讨论了显微组织结构与疲劳断裂行为的对应关系。     

中、低碳合金结构钢的断裂韧性与电子断口特征的关系

我们对40CrNiMo、20SiMn2MoV等几种中、低碳合金结构钢的不同热处理状态的断裂韧性K_(IC)及其与其它基本机械性能的关系进行了研究,得出:对于中碳合金结构钢40CrNiMo,随着强度的提高, 断裂韧性是降低的,符合一般的认为断裂韧性与强度是相互矛盾的看法;但对低碳合金结构钢20SiMn2MoV等,在低、中温回火范围内,K_(IC)值却是随强度的增加而增加,这类钢既具有较高的强度又具有较高的断裂韧性。我们对上述几种钢的断裂韧性试样断口进行了电子显微镜观察,研究了断裂韧性与电子断口特征的关系,对低碳合金结构钢具有高断裂韧性的原因,从电子断口特征方面进行了初步的分析与解释。研究表明:断裂韧性试样预制疲劳裂纹带之后有一个较平坦的延伸带,延伸带后紧接着是有一定宽度的韧窝带。它们的出现与否及宽窄,与材料的K_(IC)值有密切关系。延伸带W_s愈宽,材料K_(IC)值愈高。W_s与表明材料微区塑性的裂纹尖端曲率半径ρ或裂纹尖端张开量2V_c成正比,而K_(IC)~2≈4Eσ_s∈Eρ(=4Eσ_sV_C)。高强度低碳马氏体合金结构钢既具有高的σ_S,又有宽的延伸带W_s(即大的ρ和V_c),因而这种材料在具有高强度的同时,又具有高的断裂韧性。韧窝带W_D的宽度与计算的塑性区尺寸Y_P有相同的数量级,可以从W_D的大小来比较K_(IC)的高低。文中还描述了塑性稳定扩展和脆性失稳扩展的断口特征,并做了一些解释和说明。     

拟相似算子本性谱的连通成分

设A和B是拟相似算子,△是Wolf本性谱σ_c(B)的任一个连通成分。本文证明了△∩σ_■(A)∩σ_■(B)≠φ及△∩(σ_■(A)∩σ_■(B))≠φ。并证明了若△σ_K(B)的一个连通成分,则△∩(σ_F(A)∩σ_F(B))≠φ等价于△∩(σ_■(A)∩σ_■(B))≠φ,进而给出△∩σ_■(A)∩σ_■(B)≠φ的充要条件,其中σ_K(T)=σ_■(T)∩σ_■(T),σ_■(T)=σ_K(T)\(P'_∞(T)~0∪P'_(∞∞)(T)~0),P'_∞(T)={λ∈C:v(T-λ)-μ(T-λ)=±∞},P_(∞∞)~'(T)={λ∈C:v(T-λ)=μ(T-λ)=∞}。     

Hammett—Brown方程的应用

1 Hammett方程 Hammett方程适用于芳环间位或对位侧链上的反应.它以苯甲酸离解为标准反应来衡量取代基效应,即取代苯甲酸(间、对位取代)的离解常数(K_(m(p)))相对苯甲酸离解常数(K_o)的对数值,与取代基特性常数(σ_(m(ρ)))成直线关系,即log(K/K_o)=ρσ(ρ为直线斜率,相当于反应特性常数.苯甲酸离解的ρ=1,代入公式,得一系列σ_(m(ρ))值).用来研究侧链反     

平面应变断裂韧性K_(1C)三点弯曲试验法的影响因素

本实验研究了平面应变断裂韧性K_(1c)三点弯曲试验法的影响因素。试验材料为弹簧钢60Si_2Mn。 本实验对ASTME399-72所制定的《平面应变断裂韧性试验方法》中的若干问题进行了探讨,明确其合理的规定,对其中另一些规定提出了我们自己的实验结果和看法。 实验内容共分六部分: (1)跨距S对K_1的影响; (2)裂纹长度a与高度W比值对K_(1c)的影响; (3)加载速度对K_(1c)的影响; (4)预制疲劳裂纹的小级负荷对K_(1c)的影响; (5)疲劳裂纹长度对K_(1c)的影响; (6)载荷——位移曲线初始斜率对K_(1c)的影响。     

低合金结构钢疲劳断裂机制图的研讨

本文在中低碳合金结构钢,室温大气条件下取得的疲劳裂纹扩展宏观特性和微观断裂机制观测的有限数据基础上,对疲劳断裂机制图的制作和意义作了初步的探讨。机制图I以σ_s/K_(IC)和K_(max),机制图Ⅱ以K_(max)/K_(IC)和γ_B~C/d(即ΔK~2/12πσ_8~2d)分别为双对数直角座标轴。在这两种平面空间里,通过对实验数据的归纳,绘出了若干个不同断裂机制的区域及da/dN的数值范围。对应于一种材料状态,疲劳裂纹扩展过程在机制图中表现为穿过特定若干区域的一直线。疲劳断裂机制图对抗疲劳材料的选择、研制和改善及失效分析,将有一定的指导意义。     

岩石Ⅰ、Ⅱ复合型断裂判据的研究

本文采用三点弯曲、四点弯曲的断裂试验方法对岩石的断裂韧性以及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据进行了研究,得出了岩石的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据:K_Ⅰ~2+AK_ⅠK_Ⅱ+BK_Ⅱ~2=K_(ⅠC)~2并将试验结果与最大拉应力(σ_(θ_(max)))理论和最小应变能密度因子(S(θ_(min)))理论进行了分析比较。     

球墨铸铁疲劳裂纹的发生和发展

本文用线弹性断裂力学原理和方法研究稀土镁球墨铸铁的疲劳断裂问题.试验研究球墨铸铁为铁素体、珠光体以及珠光体加部分牛眼状铁素体等三种不同强度、塑性、韧性配合的基体组织.通过不同加载制度,不同缺口尖锐度试样的疲劳裂纹萌生期N_0、疲劳裂纹扩展速率da/dN、门槛值△K_(th)以及条件疲劳总寿命N_f的测定,得出主要看法为:球铁具有较高的△K_(th)值,随珠光体量增加△K_(?)下降,至80%珠光体后趋向稳定;疲劳裂纹孕育期的大小,在尖锐缺口时主要取决于塑性,较平缓缺口时主要取决于强度.疲劳裂纹扩展速率da/dN随塑性的增加而降低,低周疲劳,尖锐缺口试样,增加塑性有助于疲劳寿命的提高;高周疲劳,钝缺口试样,增加强度有助于疲劳寿命的提高.还通过电境断口分析,就球铁疲劳裂纹萌生、扩展的特征及其微观机制进行了简明的描述和解释.     

高强度钢水介质应力腐蚀研究

本文对应力腐蚀试验的WoL型恒位移试样作了评述。并用它测最了四种高强度钢(30CrMnSiNi_2 A、30CrMnSiA、40CrNiMo、ZG-18铸钢)在水介质中的止裂K_(ISCC)以及da/dt。对其中的30CrMnSiNi_2A钢研究了热处理工艺对K_(ISCC)、da/dt的影响,同时探讨了强度和组织的作用。结果表明,对同一类处理,随强度下降K_(ISCC)提高。在相同强度时,等温后回火组织的K_(ISCC)明显比马氏体组织和不回火贝氏体组织高得多。当强度σ_b≤130～140公斤/毫米~2时,裂纹扩展特征发生了变化,da/dt也大幅度下降。当σ_b<110公斤毫米~2时在水介质中不再产生应力腐蚀裂纹。 我们用不同曲率(ρ)的恒位移缺口试样(B=20mm)测量了缺口形成应力腐蚀裂纹的界限应力强度因子K_(ISCC)(ρ),结果表明A是材料常数。对σ_b=160公斤/毫米~2的30CrMnSiNi_2A钢,A=426公斤/毫米、σ_b=140公斤/毫米~2的30CrMnSiA以及40CrNiMo钢的A值更高。 根据实验数据,运用线弹性断裂力学对30CrMnSiNi_2A钢(σ_b=160公斤/毫米~2)螺桩的应力腐蚀断裂进行了定量分析,并提出了提高螺桩安全性的具体办法。     

贝氏体球墨铸铁齿轮承载能力的研究

本文通过130多对球铁齿轮承载能力的试验研究,证明贝氏体球铁齿轮的强度是所有类型球铁齿轮之冠,具有广阔的发展前途。 作者对具有我国特色的两种球铁——铜钼贝氏体和钒钛贝氏体齿轮,进行了接触疲劳和弯曲疲劳的强度试验研究,得出了各自的S-N曲线及相应的疲劳极限值σ_(11m),从而为设计制造这种齿轮,提供了系统的数据,也可供增补“ISO”“齿轮承载能力计算方法”中球铁齿轮σ_(11m)数据不足的参考。 作者用试验所得的数据,用于有关单位齿轮攻关的实践中,也取得了良好的效果。     

多孔氧化铝陶瓷气孔率对强度的影响

加入不同量的碳粉作造孔剂,挤压成型、烧结,获得气孔率20％～55％的多孔氧化铝陶瓷。研究了气孔率及烧结程度对强度的影响。对试样的强度与气孔率按不同方程拟合.结果表明:当烧结程度较低时,强度(σ)与气孔率(ρ)的关系对经验方程σ=σ_0(1-ρ)~m的拟合结果最好;当烧结程度较高时,强度与气孔率的关系更符合经验方程σ=σ_0exp(-bρ)。经验常数m,b,σ_0与烧结程度有关。随着烧结程度的提高,这些值下降。     

GCr15钢的疲劳和断裂

本文研究了热处理对GCr15轴承钢断裂韧性K_(Ic)和疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响。试验结果表明:基体成分及组织是影响K_(Ic)和da/dN的主要因素;淬火加热温度升高,K_(Ic)降低,da/dN增快;提高回火温度,K_(Ic)增加,da/dN减慢,但在230℃回火时,因处于回火马氏体脆性区,K_(Ic)急烈下降,da/dN增加;在低温回火范围内,淬火加热温度对K_(Ic)和da/dN的影响远比回火温度对这两种力学性能指标的影响强烈。对GCr15钢疲劳断口和疲劳裂纹扩展过程观察后认为:在门槛区附近,疲劳裂纹的扩展以沿晶为主;中速区则以断续的再生核机制进行扩展;快速区至最后断裂阶段表现为准解理和沿晶断。     

一个二阶拟线性椭园型方程定解问题的奇摄动

我们考虑如下含有小参数的二阶拟线性椭园型方程的定解问题:L_ε〔w〕≡ε(■~2w)/(■y~2)+(■~2w)/(■x~2)-a(y)(■w)/(■y)+b(x,y,w)=0(1)〔(■w)/(■x)+λ_i(y)w〕x=σ_i(y)=(?)_i(y),(i=1,2)(2)w丨_(y=0)=(?)_1(x)(3)((?)w)/((?)y)_(y=1)=(?)_2(x)(4)其中0<ε《1,σ_1(y)<α<β<σ_2(y),σ_1(y),σ_2(y)在〔01〕上适当光滑,使得区域Ω={(x,y)丨σ_1≤x≤σ_2,0≤y≤1}在边界σ_1(y),σ_2(y)上每点满足内部球条件〔5〕。(-1)~iλ(y)>0,(?)_i(y)及(?)_i(x)均为它们所定义的那段边界上的连续可微函数,α(y)>0,b(x,     

用园环裂纹拉伸试样测定钢在低温下的断裂韧性

为了用线弹性断裂力学观点研究钢的低温断裂行为,我们探索了用园环裂纹拉伸试样测断裂韧性K_(1c)的较为简便的试验方法.本文在论证该方法的同时,给出了用该方法测得的几种常用结构钢从室温至—196℃的一系列K_(1c)值. 为了说明试验结果的有效性,文中对实验精度进行了分析,并从线弹性断裂力学的基本要求出发,导出了试样的尺寸条件:D≥1.6(K_(1c)/σ_s)~2.最后,通过和标准的三点弯曲试验结果进行对照,二者符合较好。     

稀土镁球铁齿轮承载能力研究

本课题是原一机部重点科研项目,由北京钢铁学院、北京市机电研究院和郑州机械研究所三单位承担。全课题经过三年多时间的研究于1981年12月通过部级鉴定,并获机械科学研究院科技成果二等奖,一机部1982年科技成果三等奖。 本课题通过大量试验研究,得出国内外各种牌号球铁齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳曲线,以及相应的极限应力σ_(Flim)和σ_(Hlim)值,得到了使用、工艺性能参数以及齿轮合理设     

中、低碳合金结构钢的断裂韧性及其与其它机械性能指标的关系

本文研究合金结构钢的断裂韧性及其与其它基本机械性能指标之间的关系,并着重讨论了中碳含量和低碳含量的合金结构钢其断裂韧性与各种机械性能指标之间关系的差异,得出来一些值得重视的结果。中碳合金结构钢选用有代表性的钢种40CrNiMo,低碳合金结构钢选用高强度低碳马氏体类合金结构钢20SiMn2MoV、22OrMnSiMOV和25SiMn2MoV。试验表明:对于中碳合金结构钢,在不同热处理状态下,K_(IC)值随强度指标σ_s、σ_b的增加而降低,但K_(IC)与σ_s.σ_b并不成反比关系;对于低碳合金结构钢,在低中温回火范围内,K_(IC)值随强度的增加而增加,因此,不能认为“材料强度的提高必然会导致断裂韧性的降低”是一个普遍规律。400rNiMo钢的尺寸因子(K_(IC)/σ_s)~2与δ、Ψ的关系曲线上出现的转折说明,过高的δ、Ψ对(K_(IC)/σ_s)~2作用不大,在选择材料和制定工艺时,对δ、Ψ要合理要求,以利材料强度潜力的发挥。三种新型高强度低碳马氏体类钢的试验结果指出,在淬火低温回火即保持低碳马氏体组织状态时,这类钢具有较高的强度和较高的断裂韧性,与等强度的中碳合金结构钢相比,其断裂韧性值要高得多。这类钢的推广使用将在减轻产品重量、防止脆性断裂方面发挥积极作用。试验还表明:冲击值a_k、CVN与K(IC)随回火温度的变化有相同的走向,予制疲劳裂纹的夏比试样冲击值W/A与K_(IC)有较密切的关系。     

复合型疲劳的一些实验特性

本文提出:复合型疲劳的开裂角与一次断裂的开裂角有性质上的不同,而个仅在表面上,尤其是有些裂纹状态,当K_(11)=0时(即纯Ⅰ型),疲劳裂纹并不沿着原裂纹方向扩展;相反地,有些裂纹状态,当K_(11)≠0时(即复合型),疲劳裂纹却沿着原裂纹方向扩展。其次是复合型的裂纹扩展速率da/dN与纯Ⅰ型的da/dN,其规律性也不一致。     

几种国产合金结构钢的断裂韧性

本文选用40CrNiMoA钢以及新型高强度低碳马氏体类钢20SiMn 2 MoVA、22CrMnSiMoVA、25 SiMn 2 MoVA等材料,在不同的热处理(回火)状态下,进行了三点弯曲断裂韧性K_(IC)的测定,对40 CrNiMoA钢还进行了V形缺口夏比冲击试验(CVN)以及预制疲劳裂纹的CVN试样的冲击试验(W/A)。试验表明,对于中碳合金结构钢,在不同热处理状态下,K_(IC)值随强度指标σ_s、σ_b的增加而降低,但K_(IC)与σ_s、σ_b并不成反比关系;对于低碳合金结构钢,在低中温回火范围内,K_(IC)值随强度的增加而增加,因此,不能认为“材料强度的提高必然会导致断裂韧性的降低”是一个普遍规律,至少,它不适用于Si—Mn系列低碳马氏体类钢。40 CrNiMoA钢的尺寸因子(K_(IC)与δ、ψ的关系曲线上出现的转折说明,过高的δ、ψ对(K_(IC)/σ_s)~2作用不大,在选择材料和制定工艺时,对δ、ψ要合理要求,以利材料强度潜力的发挥。三种新型高强度低碳马氏体类钢的试验结果指出,在淬火低温回火即保持低碳马氏体组织状态时,这类钢具有较高的强度和较高的断裂韧性,与等强度的中碳合金结构钢相比,其断裂韧性值要高得多。这类钢的推广使用将在减轻产品重量,防止脆性断裂方面发挥积极作用。试验还表明,α_k、CVN值与K_(IC)随回火温度的变化有相同的走向,W/A值与K_(IC)有较密切的关系。