LY12铝合金疲劳短裂纹扩展异常性的研究

本文证实了 LY12铝合金中物理短裂纹扩展异常性.实验指出,由于闭合效应,引起长、短疲劳裂纹尖端扩展驱动力的不同是造成扩展异常性的主要原因.认为采用有效应力强度因子幅△K_(eff)作为裂纹扩展驱动力是适宜的.本文还讨论 U 值(U=△K_(eff)/△K)的概念,以及 R 和△K 对 U 值的影响.     

提高裂纹扩展门槛值和降低裂纹扩展速率的一种途径

本文探讨电子束辐射30CrMnSiA的TPB试样裂纹端部对裂纹扩展的门槛值△K_(th)及速率da/dN的影响,并分析其影响机理.结果表明,辐射能提高△K_(th)值1.2—1.5倍,并且能降低da/dN,延长使用寿命1.4—2.0倍.     

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.     

低应力强度疲劳裂纹扩展的某些问题

本文介绍了国外近年来在低应力强度疲劳裂纹扩展(LFCP)研究方面的一些情况,着重介绍了应力比R、材料强度、晶粒度和环境介质对LFCP的影响。当提高只或材料强度时,均可增加LFCP的da/dN 和降低(?)K_(tho)对铁素体-珠光体钢,粗化晶粒可以减少da/dN提高(?)K_(tho)对马氏体钢,晶粒度具有相反的影响。多数试验表明,在真空和惰性环境下可以降低LFCP的da/dN和提高(?)K_(tho)文章的后一部分,介绍了两个有关LFCP的模型。高强度钢的氢脆模型,把R、σ_y表征组织因素尺寸的ρ~*以及环境因素,对LFCP的影响联系起来了。应力松弛和循环蠕变模型,则解释了△K_t和△K_(th)的本质,并且说明了从大量试验归纳出来的△K_(ht)=0.7△K_t的简单定量关系。     

PCrMo铸钢裂纹扩展速率da/dN的测定

用表面直读法测定了PC_1Mc铸钢的疲劳裂纹扩展速率da/dN和门槛值△K_(th),可供对该钢种构件进行安全设计和疲劳寿命估算时参考.     

三点弯曲试样的应力双轴效应对疲劳裂纹扩展门槛值的影响

在测定某些钢材,例如35CrMoA,42CrMo,20CrMnTi,50CrMoA和轨钢的疲劳裂纹扩展门槛值时,普遍认为当三点弯曲试样的α/W<0.2时,ΔK_(th)值α/W(?)的减少而降低,只有当0.2<α/W<0.5时,ΔK_(th)值才趋于稳定.本文作者应用边界配置法计算了三点弯曲试样裂纹尖端应力场无奇异性的均匀横向分量,即应力双轴参数T.指出当三弯试样α/W<0.2时,T值很大.ΔK_(th)和T两者控制了对疲劳扩展有重要影响的过程区和塑性区.建议在测定三点弯曲试样的ΔK_(th)值时宜选用α/W=0.3～0.5.     

18Cr2Ni4WA钢不同组织形态及其机械性能之间关系

本文研究了18Cr2Ni4WA钢在相同温度下奥氏体化后,以不同速度冷却获得的组织形态和回火转变产物,以及它们在静态与动态下的宏观机械性能.并探讨了上述组织形态与材料基本机械性能之间的关系. 试验结果表明:低碳马氏体具有较好的综合机械性能,但对裂纹较敏感;以低碳马氏体为基,分布少量粒状贝氏体的复相组织,强度水平降低有限,但疲劳裂纹门槛值△K_(th)提高幅度很大,而裂纹扩展速率da/dN降低比较明显.这是发挥材料强韧化潜力的有效途径之一.     

交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元

为了研究交叉裂纹各裂尖应力强度因子之间的相互影响,建立了交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元,以十字交叉裂纹为例,分别对正交十字裂纹或斜十字裂纹各裂尖应力强度因子相关参数进行研究,分析了薄板尺寸、裂纹夹角与奇异区尺寸等相关参数对十字交叉裂纹各裂尖应力强度因子的影响,其中K_Ⅰ、K_(Ⅱ)为裂尖Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。算例分析表明,当板宽与裂纹长度满足W/a≥13时,能够忽略板的尺寸对正交十字裂纹裂尖应力强度因子的影响,可视为无限大板;对于斜十字裂纹情况,当水平裂纹长度不变时,随着斜裂纹长度参数d的增大,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅱ,C)和K_(Ⅰ,D)逐渐递减,而K_(Ⅱ,A)、K_(Ⅰ,B)、K_(Ⅱ,B)和K_(Ⅰ,C)逐渐递增,对于K_(Ⅱ,D)则出现先减后增的趋势;当斜裂纹长度参数d=0时,随着裂纹夹角γ的变化,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅰ,B)大小相等,符号相同,K_(II,A)、K_(Ⅱ,B)则大小相等,符号相反,且各裂尖应力强度因子对裂尖奇异区尺寸不敏感。证明了Williams单元能够同时快速求解交叉裂纹各裂尖应力强度因子,且具有较高的计算精度。     

门槛区疲劳损伤模型——(Ⅰ)剪切滑移机制

本文提出疲劳损伤单元概念,并使用非局部裂纹解对疲劳损伤单元进行了应力分析,从而导出单纯晶粒尺度变化情况剪切滑移机制门槛值公式:△K_(th)=A+Bd~(1/2),这与众多实验结果所得出的经验公式相吻合。对剪切滑移机制疲劳断裂的其它情况,门槛值公式可在上式基础上修正导出。     

动态裂纹迅速扩展的数值分析

本文运用有限元法对双悬臂梁(DCB)试件动态裂纹迅速扩展进行了分析,指出当采用线性位移场的单元时,线性释放节点约束力是合理的。实例计算表明:动态裂纹尖端应力强度因子计算值与实验值能较好地符合,同时对文中提出的两参数——动态裂纹尖端张开角及材料止裂时的裂纹尖端张开角——的计算结果表明:它们与动态裂纹尖端应力强度因子 K_(1D)及材料止裂韧性 K_(1A)等价。建议在动态裂纹迅速扩展及止裂分析中也可采用此参数。     

断裂韧度试样应力强度因子的简便计算式

在断裂力学中,应力强度因子K_1是一个主要数据之一。因此,K_1的计算是断裂力学的一个重要内容。本文只讨论三点弯曲试样(图1)及紧凑拉伸试样(图2)的应力强度因子K_1的表达式。一、K_1的简便计算式为了测试材料的断裂韧度值,必须知道相应条件下裂纹尖端的应力强度因子K_1值。美国材料试验协会(ASTM)1972年公布的标准试验ASTME399-72中把三点弯曲试样和     

1150初轧机万向接轴扁头断裂分析

本文通过对初轧机万向接轴材质35 CrMOV钢K_(IC)和K_(Id)值的实测,计算了扁头裂纹尖端的应力场强度因子,应用断裂K判据,分析扁头脆断的原因.结果表明,由于初轧机上轧辊在强烈扭振和冲击载荷作用下,导致了扁头的断裂.     

工模具钢的疲劳裂纹扩展速率与门坎值

用三点弯曲疲劳试验测定了M2高速钢和含铌基体钢等三种工模具材料的疲劳裂纹扩展速率da/dN和门坎值ΔK_(th)并从合金成分和热处理工艺角度分析了显微组织的影响。试验结果表明,ΔK_(th)随基体韧性的皮善、残余奥氏体量的增加和晶粒尺寸的增大而提高。中速区的da/dN主要取决于基体韧性的好坏,较多韧性相使其减小,较大碳化物使其增大,而晶粒尺寸对其影响不明显。     

热处理对40CrMnSiMoVA超高强度钢应力腐蚀裂纹扩展行为的影响

本文研究了热处理对40CrMnSiMoVA(GC-4)超高强度钢应力腐蚀(SCC)裂纹扩展行为的影响,结果表明,不同热处理时GC-4钢在3.5％NaCl溶液中,其应力强度因子门槛值K_(ISCC)没有显著差别,但其应力腐蚀裂纹扩展速度相关较大,随等温温度的升高,应力腐蚀裂纹扩展速度大大降低。这是材料的显微组织性质决定的,与塑性变形能力,屈服强度及氢脆作用有关.     

K_(Ⅲc)值测试在热处理工艺研究中的应用

本文用我院研制的预制环状裂纹和扭转断裂装置对40Cr钢不同热处理工艺处理的试样进行K_(Ⅲc)值测试.试验结果表明:测得的K_(Ⅲc)值与试样组织状态和常规机械性能有较好的对应,说明用该装置测试K_(Ⅲc)值切实可行,简单方便.     

热交换管内壁半椭圆裂纹应力强度因子的数值研究

使用ANSYS软件建立了热交换管内壁横截面上含半椭圆裂纹的有限元分析模型,用来模拟裂纹尖端应力奇异性.通过对裂纹前缘进行离散,得到不同扩展的裂纹前缘.在不同热机械耦合载荷下,计算并比较了不同裂纹参数下有限元模型的应力强度因子K_Ⅰ值.讨论了K_Ⅰ值分布规律以及影响其分布情况的因素.     

关于快速扩展裂纹的止裂韧性K_(Ia)值

本文指出裂纹快速扩展到止裂时的止裂韧性K_(Iα)值,不仅是材料的固有属性,而且与结构因素,载荷情况等有关,用PMMA制的DCB试件进行了实验测定.在作者以前提出的裂纹快速扩展的瞬态振动计算模型的基础上,对止裂韧性K_(Iα)值的性质作出了理论分析解释并计算了K_(Iα)值,与其他学者的实验和分析结果作了比较.     

绳间相对滑动对多绳摩擦提升机绳槽允许半径差的影响

多绳摩擦提升机绳槽间的半径差△R超过某一临界值△R_(LJ)时,较小半径绳槽会加速磨损,进而造成磨损恶性循环.此外,绳槽半径差△R超过另一临界值△R_(HL)时,较小半径绳槽上的钢绳可能出现滑动而产生附加滑动磨损,进而会使半径差△R迅速达到△R_(LJ)值.本文综合考虑了以上两个临界值,给出了确定多绳摩擦提升机绳槽允许半径差的方法.     

光弹性测定K_Ⅰ,K_Ⅱ和σ_(ox)的γ-N曲线斜率法

为了了解双轴载荷效应对测定复合型应力强度因子K_Ⅰ,K_Ⅱ的影响,本文提出一个确定K_Ⅰ,K_Ⅱ和σ_(ox)的γ-N曲线斜率法。即根据等色线图案作出α=±θ的γ-N曲线。采用(N)/(γ)—(K,σ_(ox))关系式及(N/γ)值计算K_Ⅰ,K_Ⅱ的实验值。计算结果表明,计及σ_(ox)时可以提高测定K_Ⅰ,K_(Ⅱ)值的精度。     

陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据研究

用混合有限元法,采用四边形等参单元算得三点弯曲梁和四点剪切梁的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。用对称三点弯曲梁和四点剪切梁试件测得陶粒砼K_(IC)和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的临界K_Ⅰ、K_Ⅱ值。根据实验结果,建议了陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则和根据K_Ⅰ/K_Ⅱ值计算起裂角θ的公式。最后,与普通砼的结果以及断裂力学中3个复合型断裂准则进行了对比。