高性能管线钢落锤撕裂试样断裂性能的试验研究

对不同缺口形式的X70管线钢试样进行了准静态三点弯曲断裂和示波落锤撕裂试验，详细研究了加载速度和缺口形式对管线钢断裂的影响，分析了高性能管线钢落锤撕裂试验中出现异常断口的原因．研究表明：异常断口常出现在韧脆转变温度附近，温度较低和较高均不易产生异常断口；管线钢动态断裂扩展是由许多裂纹扩展、止裂、重新起裂过程组成的，裂纹在整个韧带上的扩展速度变化幅度很大；裂纹扩展速度改变引起的裂尖应力状态变化、断裂的扩展方向和韧脆状态改变也可产生异常断口，仅通过改变试样缺口形式来减小试样起裂载荷和起裂功，并不能完全避免异常断口的产生．     

PMMA的失稳断裂与断口形态

用超声波断口图和扫描电镜（SEM）研究了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的失稳断裂与断口形态，发现了两个断裂临界速度。当裂纹速度达到第一临界值时，出现二次曲线记号；裂纹扩展速度超过第二临界速度时，断口表面留下二级微裂纹丛。这两个临界速度都是试件厚度的函数。     

晶须增韧陶瓷断口的分形维数与断裂韧性

研究ＪＸ－１型晶须增韧陶瓷断口的分形特征，测量材料断口表面的分形维数，建立分形维数与断裂韧性间的关系。根据晶须增韧陶瓷的主要增韧机制一裂纹偏转，建立了相应的分形模型，利用该模型分析分形维数与断裂韧性之间的一致性，为解释裂纹偏向的增韧效应提供一种新方法。     

稀土对Ni9铸钢低温机械性能及断口形貌的影响

着重研究了稀土对Ｎｉ９铸钢常温、低温机械性能和宏观、微观断口形貌的影响；考察了添加稀土钢和未添加稀土钢晶界裂纹倾向程度的大小．分析、讨论了低温机械性能、晶界裂纹倾向、断口形貌、夹杂物含量之间的关系．结果表明：添加稀土后．Ｎｉ９铸钢的晶界裂纹倾向明显降低，钢的常温、低温拉伸性能显著提高，并降低了钢的沿晶断裂倾向，但钢的低温冲击韧性并未得到改善．这与钢中晶界裂纹的倾向和夹杂物的含量有关．     

核电站凝汽器用钛焊管蒸汽腐蚀疲劳性能研究

测定了国产和进口核电站凝汽器用钛焊管在室温大气和人工海水100 ℃水蒸汽介质中的疲劳性能，同时采用扫描电子显微镜对疲劳断口进行了观察，探讨了钛焊管的蒸汽腐蚀疲劳机理。研究结果表明：国产钛焊管与进口钛焊管的疲劳寿命较为接近，水蒸汽氛围大幅度降低了钛焊管的疲劳寿命；疲劳试样的裂纹均萌生于钛焊管焊缝区域的外表面，多为多源萌生，裂纹扩展均以条纹机理为主；断口处有少量二次裂纹，未发现沿晶断裂及周期解理断裂特征，静断区断口形貌为韧窝；从蒸汽腐蚀疲劳试样中，未能观察到明显的腐蚀产物；钛焊管的蒸汽疲劳腐蚀是交变应力和电化学腐蚀交互作用的结果。     

间歇传动链系统动力学实验

分析了传动链系统实现间歇传动时的动力学影响因素．针对间歇传动链实验、动态数据采集与分析的问题，建立了反映该类传动系统动力学特性的实验测试系统．实验台由伺服电机驱动，模拟传动链实现间歇传动时的运动规律．为实现测试信号线与链节同步运动，避免信号线与链节发生缠绕，设计了一套特殊的槽凸轮．滑块机构，可以有效拾取链节在运动中的振动信号．实验针对传动链的不同工况，应用直接测量法，进行了实验测试，总结归纳了传动链以修正正弦（MS）和修正等速（MCV）等多种不同运动规律实现间歇传动时，链节加速度响应的变化规律．实验结果表明，建立的测试系统能有效拾取链节在运转中的振动信号，精确反映间歇传动链系统的动力学特性．     

运动裂纹止裂判据的一种新提法

从断裂动力学问题的非线性性质和能量观点出发，讨论了运动裂纹止裂判据的正确提法；指出了目前广泛使用的运动裂纹止裂判据的不适当性；提出了一种新的运动裂纹的止裂判据．研究表明，裂纹失稳扩展时存在一个极小的速度值     

物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应

根据回转窑内物料颗粒的运动特点，推导了颗粒团在贴壁运动过程中的非稳态导热系数及界面处的接触传热系数，进而得出了物料与封盖窑壁间的换热系数；结合已有研究成果，建立了回转窑的传热数学模型。计算表明，未考虑物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应时，物料温度偏低；温度越高，强化效应对物料温度的影响越大；考虑物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应，有利于提高回转窑煅烧熟料的质量和热效率。     

加载波形对车轴钢疲劳裂纹扩展速率的影响

采用电位法裂纹测量技术与断口形貌分析相结合，讨论了加载波形对车轴钢长、短裂纹扩展速率的影响。结果表明，车轴钢对加载波形的变化具有一定的敏感性，在相同的驱动力（△Ｋ）作用下，矩形波加载的裂纹扩展速率普遍高于正弦波加载的裂纹扩展速率。从断口形貌ＳＥＭ照片上也证实了这一点。     

450℃～20℃循环温度幅下车轮铸钢热疲劳破坏行为探讨

研究了一种铸钢车轮材料在450℃～20℃热循环下破坏行为．试样在经受热疲劳实验之后，利用光学显微镜和扫描电镜分别对试样表层、次表层和断口进行观察，综合得到试样的热疲劳破坏机理．研究发现，试样表面未出现明显的破坏，仅有一些腐蚀坑和微裂纹；次表层上主要分布着少量细小的氧化腐蚀坑，次表层和表层的失效非常吻合．试样断口上发现了一些二次裂纹和典型的局部脆性断裂特征，这表明尽管试样表面破坏尚不明显，但试样内部已经出现了开裂现象．实验还发现试样内部的一些夹杂物成为一种重要的热疲劳裂纹源，断口二次裂纹优先沿着试样内部的一些缺陷扩展．     

基于3D技术的金属结构件断口形貌重建方法

针对利用扫描电子显微镜观察失效断口无法掌握宏观立体位置的问题，借助超景深数码显微镜和3D打印等多种3D技术提出解决方案。首先利用3D技术对断口进行成像，建立断口的3D立体形貌；然后利用计算机辅助技术建立断口的三维实体模型；最后借助该模型辅助扫描电子显微镜的断口显微观察。结果表明，3D技术可以很好地应用于金属结构件失效分析领域。     

全层状TiAl基合金断裂过程的进一步研究

通过对层状TiAl基合金进行拉伸卸载试验及拉伸试验，同时通过断口分析，研究了全层状TiAl基合金平板拉伸试验的断裂过程．结合宏观试验结果与断口分析发现，随着预损伤程度的增加，裂纹面密度增大；平板拉伸直接断裂试样的断裂过程与拉伸一卸载后拉断试样的断裂过程一致，单位面积断裂功基本不变．这说明预损伤并不影响这种材料的断裂过程和最终的断裂性能．     

周边切口试件裂纹稳态扩展过程的动力学有限元分析

建立了以实测的平均载荷^P作为试件端面的力边界条件；以实测的tid和a(t)作为运动边界条件，将周边切口短圈柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型；成功地、较真实地反模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程，进一步论证了在起裂纹时的围道j(t)积分和裂纹稳态扩展的围道J(t)积分在裂尖稍远处是守恒的；计算得到的阻力曲线与试件尺寸无关；模拟了裂纹起裂及稳态扩展时的变形场和应力场的演化过程，并通过这些精细场的演化过程进一步论证了相应的表征和测试方法。     

用焦散线法研究拱形试件的动态断裂

本文由运动裂纹尖端附近的应力场解,给出了动态焦散线方程和确定裂纹尖端位置、应力强度因子的计算公式.研究带边裂纹拱形三点弯曲试件在枪击动载荷下的动态断裂问题,得到系列动态焦散线照片并给出动态应力强度因子与裂纹扩展速度特性曲线以及裂纹不同扩展速度时的断口形貌特征.     

碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢ＣＯＤ裂纹试样断裂韧性的测试，宏微观断口和力学参数的测量，结合断口、金相观察分析，对碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响及其机理进行了研究．结果表明：在裂纹试样的解理断裂中，临界事件是碳化物粒子尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体．碳化物粒子尺寸在决定局部断裂应力。ｆ和有关的韧性参数中起决定性作用．在铁素体晶粒尺寸和屈服应力相同的条件下，大碳化粒子尺寸的材料具有低的裂纹断裂韧性．     

含双空孔缺陷试件三点弯曲冲击试验

为了研究双孔缺陷对运动裂纹的作用机制，采用数字激光动态焦散线系统对含双空孔缺陷的有机玻璃板三点弯曲梁进行冲击断裂实验，分析研究了双空孔缺陷下裂纹扩展的路径、尖端动态强度因子、扩展速度以及焦散斑的变化规律。结果表明：空孔缺陷会吸引周围运动的裂纹，导致裂纹运动轨迹发生变化；含双空孔缺陷试件起裂难度显著增加，起裂的临界应力强度因子增加了24.29%；运动裂纹在接近双空孔缺陷时，双空孔缺陷对裂纹的扩展有明显的抑制作用，裂纹通过双空孔缺陷中心后，双空孔缺陷对裂纹的扩展有促进作用。     

含镍合金球墨铸铁的拉伸断裂行为分析

用扫描电镜研究了含镍合金球铁的拉伸断口特性，根据其延伸率可判断其断裂属于脆性断裂，微观断裂机理是准解理加少部分剪断（有韧窝），韧窝主要分布在石墨球周围的基体中；贝氏体或马氏体针片的细化程度和残奥对主裂纹的扩展有较大影响。用层磨断口及深腐蚀技术，研究了二次裂纹的起裂特点，发现了二次裂纹的萌生有三种方式，用振动汽蚀机测定了合金球铁的抗汽蚀性，指出贝氏体或马氏体针愈细小，分布愈散乱，其抗汽蚀性愈好。还用ＳＥＭ分析了汽蚀裂纹的起裂和扩展特性。     

脱碳渗硼提高T10钢疲劳性能的研究

本文通过纯弯曲疲劳试验，测定了T10钢脱碳渗硼，一般渗硼和未渗硼试样的疲劳性能。结果表明：T10钢脱碳渗硼试样的疲劳强度最高，过负荷持久值最大，可见T10钢脱碳渗硼优于一般渗硼。通过扫描电镜分析了断口形貌，发现脱碳渗硼试样疲劳断口显示大量相之间二次裂纹，这对主裂纹的扩展起到缓冲作用，使疲劳寿命得到提高。     

中碳钢在变幅载荷下疲劳裂纹加速扩展的研究

通过对带有环状Ｖ型切口的４５￣＃钢圆棒料在恒幅过载和变幅过载下的低周次疲劳试验，表明变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大。基于试验事实和断口分析，探讨了过载下的疲劳裂纹扩展机制，说明过载时裂纹扩展速率瞬时显著增大是裂纹钝化的结果，进而寻找到了促使裂纹加速扩展的适宜加载方式，为超低周疲劳断裂的工程应用提供了依据。     

韧脆转变临界事件的探讨

通过对裂纹COD试样和缺口试样在韧脆转变温度下断裂韧性的测试,宏微观断口和力学参数的测量,结合断口、金相观察分析,对裂纹试样和缺口试样解理断裂临界事件和韧-脆转变机理进行了研究。结果表明:在缺口试件中,临界事件是铁素体尺寸的微裂纹扩展进入周围的基体中。在裂纹试样中,临界事件发生转变同缺口试样具有相同的临界事件,造成了纤维裂纹扩展到最终解理断裂。