三点弯曲试样弹塑性有限元分析

采用K.J.Bathe《自动动态增量非线性分析有限元程序》(ADINA)对三弯曲试样进行弹塑性有限元计算,分析了裂纹尖端附近应力应变场的特征,着重分析了转动因子γ与裂纹尖端张开位移δ、无量纲载荷P/P_1、无量纲裂纹嘴张开位移V/V_I以及裂纹嘴张开位移V与加载点位移(?)之间的关系,并提出了在COD试验中采用非常值转动因子γ的建议。     

幂硬化对疲劳弹塑性弯曲裂纹张开位移的影响

本文主要研究了疲劳载荷作用下的硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移问题.综合考虑了疲劳作用应力,塑性区域边界上正应力与剪应力,利用二阶摄动方法与卡氏定理计算了硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的张开位移的最大值.作图分析了弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移尺寸最大值与材料硬化指数之间的变化关系.在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移最大值随着材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移最大值加速减少,减少的幅度越来越大.当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端张开位移最大值随外载荷的不断减小而逐渐减小.开拓了一个计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹张开位移最大值的理论模型的崭新领域.     

浅裂纹J积分研究

根据弹塑性断裂力学的工程方法提出了不同裂纹深度试样的Ｊ积分计算公式；试验测试及有限元结果表明该公式简便可靠。试验结果表明浅裂纹Ｊ积分守恒性有限元分析。     

正交各向异性TA2紧凑拉伸试样应力应变场与J积分

针对工业纯钛TA2二维紧凑拉伸试样(CT试样),采用有限元软件ABAQUS计算平面应力、平面应变下各向同性与正交各向异性的应力应变场、裂纹张开位移(COD)以及J积分。结果表明:各向同性与正交各向异性应力应变场有明显差异。在相同载荷下,裂纹沿轧制方向裂纹尖端张开位移更大,且具有更大的J积分值。TA2轧制方向强度高,裂纹沿横向首先发生裂纹开裂,但是裂纹沿轧制方向扩展阻力更小,更易裂纹扩展。     

裂纹端约束效应的J-A2双参数分析

针对经过辐照的A533B压力容器钢,采用有限元方法对单边缺口弯曲和拉伸试样进行弹塑性数值计算.分析了在-60 ℃,-40 ℃,-20 ℃,浅裂纹试样和标准深裂纹试样在不同载荷情况下裂纹尖端区域的应力场.用J-A2双参数方法对裂纹端约束效应进行了计算.结果表明,在不同温度下试样裂纹前沿张开应力是自相似的.匹配点距裂纹尖端的距离、载荷水平对约束参数A2的影响不明显,A2是与裂纹体构形和载荷形式相关的主要约束参数.最后对单边缺口拉伸试样进行加载设计,用不同的偏心载荷来模拟各种载荷形式和约束水平,给出了偏心距e与约束参数A2的关系.由此,可以在实验室里模拟结构的约束,用试验结果预测实际结构的断裂行为.     

弹性转动因子与H函数

本文证明了三点弯曲试样的弹性转动因子只是a/W的函数,并给出了表达式。本文还研究了三点弯曲试样裂纹咀无量纲张开位移及H函数与刀口无量纲张开位移及刀口H函数的关系,并分别给出了表达式。     

弹塑性材料中裂纹的仿真研究

针对含裂纹的弹塑性材料结构,根据弹塑性断裂理论分析了裂纹增长的条件.建立了基于裂纹尖端存在塑性区的计算模型,得到了描述含裂纹弹塑性材料在外荷载作用下的塑性区尺寸及塑性区前端裂纹张开位移的解析解.按照所建立的计算模型对不同的裂纹长度、不同的外荷载对塑性区尺寸及张开位移的影响进行探讨.并给出了材料在外荷载作用下破坏的临界应力强度因子曲线.     

Inconel 718合金短管高温低周疲劳行为

基于位移循环加载试验,对反应堆压力容器密封元件Inconel 718合金O形环短管试样变形幅控制下进行了常温和300℃高温低周疲劳试验研究.结果表明,在循环加载中试样发生接触力松弛,当位移压缩比峰值不低于8%且压缩比幅值超过0.6%时试样会产生低循环疲劳失效.采用弹塑性接触有限元方法对引发疲劳裂纹的试样危险局部的应力应变进行了分析,给出了位移压缩比幅值与危险局部应变幅值的短管疲劳寿命估算式.疲劳试样断口微观分析表明,在初始大变形引起的裂纹萌生区,断口微观形貌表现为晶体滑移与解理撕裂,而在裂纹扩展区表现为解理撕裂与疲劳辉纹共生的混合型裂纹扩展.     

疲劳荷载作用下的三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移

综合考虑疲劳作用应力、三维塑性区域边界上的交变正应力与交变剪应力,利用二阶摄动方法建立了计算疲劳载荷作用下三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的理论模型。用数值解法进行求解,并作图分析了三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的最大值和变化幅值与三维裂纹体几何尺寸及外载荷之间的变化关系。结果表明,随着裂纹体厚度的增大,三维弹塑性弯曲裂纹尖端张开位移的最大值与变化幅值不断减小;当裂纹体几何尺寸相同时,弯曲裂纹尖端张开位移的最大值与变化幅值均随外载荷的增加而逐渐增大。     

14MnSiNbRE压力容器钢HAZ的低温韧性

对一种新的-40—-50℃下使用的低温乙烯球罐用钢14MnSiNbRE的手工电弧焊和热模拟试样,采用电算示波冲击试验,测定了HAZ在不同温度下的临界裂纹张开位移COD和-40℃时的扩展阻力曲线,将冲击功分解成裂纹萌生功和裂纹扩展功,用回归分析法推断出断裂韧性COD和冲击功中的裂纹扩展功部分在物理意义上有良好的相关性,并初步探讨了焊接与热模拟对钢韧性的不同影响。     

弹塑性材料裂纹扩展的动态J阻力曲线实验

为得到弹塑性材料裂纹扩展的阻力曲线，采用较大外径和较大韧带直径的周边切口在自行研制的间接杆-杆型冲击拉伸试验装置上进行了动态断裂和起裂止裂试验．采用数值分析提出的修正方法得到韧带面上的载荷，结合测得的裂纹嘴张开位移（CMOD），推广Rice远场J积分公式来计算动态J积分；依据柔度变化率法确定起裂点，从而获得动态起裂韧度JID．利用柔度标定法得到裂纹扩展轨迹；提出了周边切口拉伸试件裂纹扩展阻力的动态，JM（t）积分表征的修正形式，从而得到了弹塑性材料裂纹扩展至止裂前的阻力曲线，并对相关问题进行了讨论．试验结果表明：修正的JM（t）可以作为裂纹扩展阻力的表征参量，不仅适用小量稳态扩展过程，裂纹扩展较大时也适用；对弹塑性材料裂纹扩展阻力曲线是惟一的，与裂纹初始长度无关．     

钢筋陶粒混凝土和普通混凝土断裂参数K_(IC)和CTOD_(IC)的试验分析

通过对加筋及无筋陶粒混凝土和普通混凝土带大、小缺口的三点弯曲梁进行试验和有限元分析,对其断裂性能进行研究,分析得到配筋大小、混凝土品种和强度、切口深度对混凝土断裂韧度K_(IC)及临界裂缝尖端张开位移CTOD_(IC)的影响。提出了断裂韧度K_(IC)与混凝土抗拉强度、切口深度的计算公式。试验和分析证实。裂缝开始失稳扩展时,CTOD_(IC)值的变化范围很小,有可能成为控制混凝土失稳断裂的材料参数。     

低碳钢裂纹转动因子r的研究

自英国制定了DD19以来,COD这一断裂判据已得到了广泛的应用.虽然有关计算COD的公式曾有所变化,但公式中始终存在着转动因子r这个关键参量.锅炉、压力容器等是最广泛运用断裂力学规范进行工程设计和安全评定的设备,由于制造工艺、技术以及使用等方面的原因(如水压实验),这些设备的有关部位(如接管处)会发生不同程度的塑性变形.目前,在产品设计和对缺陷进行安全评定时所使用的各种断裂力学参数通常是取用未发生塑性变形的材料的.而实际上许多裂纹等缺陷是在材料发生塑性变形后产生的,因此,本文结合实验及有限元计算分析两方面来研究预应变对20g钢转动因子r的影响,这对工程实际具有一定的参考价值.     

切向载荷下内嵌椭圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题首先建立平片裂纹问题中裂纹面上的载荷和裂纹扩张位移所满足的微分积分方程,对椭圆片裂纹问题进行研究,如果作用在椭圆片裂纹面上的载荷是幂函数形式,则其裂纹扩张位移有闭合形式解其中关键步骤是作者利用了首创的一种特殊极坐标体系计算得到了一系列的微分积分结果,再利用待定系数法得出了各种载荷下的线性方程组,解之后可得其裂纹扩张位移解答,于是各种情况下的裂纹边界处的应力强度因子随即可得本文得出了裂纹面上作用三次幂切向载荷的多种情形的应力强度因子     

22NiMoCr3-7钢椭圆裂纹体断裂预测

采用ABAQUS有限元分析软件对核压力容器用22NiMoCr3-7钢椭圆裂纹体进行弹塑性数值计算,用J-A2双参数描述韧-脆转变温度区椭圆裂纹前沿的应力场,根据RKR断裂准则预测椭圆裂纹扩展的起始点和材料韧-脆转变参考温度.结果表明:载荷一定时,随着温度的上升,J积分和约束参数A2也相应提高,温度对J积分的影响比对约束参数A2的影响要大;浅椭圆裂纹的最大J积分值出现在最深点处,而半圆裂纹则出现在表面点附近;根据RKR准则和J-A2三项解建立断裂预测公式,可以将标准三点弯曲试样的断裂韧性测试数据转移应用到带表面裂纹构件的断裂评估,为解决工程实际问题提供一种实用方法.     

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.     

转动能和角动量量子化现象的解释性理论

建立无间角移和脉动周期概念,揭示定轴转动刚体、自由转动球对称刚体和旋转对称刚体的微观转动过程,从而用初等数学推出了它们的量子化的角动量公式和转动动能公式。