C-Mn钢和焊缝金属韧-脆转变宏观断裂行为

在韧-脆转变温度区对C-Mn钢和焊缝金属的COD,4PB,Charpy V和3NB试样进行了断裂试验。测量了试样断裂载荷、吸收功、加载点位移和断口上纤维裂纹长度,得到了纤维裂纹扩展速度及其前端标称应力随其长度的变化。结果表明随纤维裂纹的扩展,其单位长度吸收的能量降低,扩展速度加快,其前端的标称应力σ_(nom)增加,进一步的分析表明随纤维裂纹的扩展其前端三向应力度和正应力的增加导致韧-脆转变的发生。基于各试样尺寸和加载方式的不同,对其韧-脆转变断裂行为的差别进行了分析。对各种材料的断裂行为以及影响其韧-脆转变的宏观因素也进行了讨论。     

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。     

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．     

TiAl基合金双态组织原位拉伸-卸载试验研究

通过对TiAl基合金不同类型的缺口试样进行原位拉伸-卸载实验及其SEM断裂表面观察,研究了TiAl基合金的断裂机理.研究发现,对于缺口试样,裂纹起裂于缺口根部,其断裂过程主要是主裂纹首先起裂、扩展并最后断裂.对于双态组织,由于晶粒尺寸小,应力集中出现在缺口根部,裂纹沿晶粒边界和层间起裂并扩展,裂纹路径比较平直.在拉伸过程中,试样产生微裂纹导致材料发生损伤,随后卸载再加载时,与先前相比,裂纹更易扩展.预损伤加快了裂纹的产生和扩展,使损伤进一步加重,促使材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降.     

10Cr9Mo1VNbN耐热钢的动态断裂韧度研究

采用自制的仪器化冲击试验机，研究了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢在７７～９２３Ｋ的冲击韧度和动态断裂韧度．结果表明：在１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢下平台温度范围内，缺口试样冲击能量的绝大部分用于裂纹萌生；在韧脆转变区及上平台范围内，裂纹扩展消耗大量的能量，断口的形貌观察证实了这一点．采用带预制疲劳裂纹的夏比冲击试样的示波冲击试验，可以测量材料的动态断裂韧度，并且它比冲击韧度能更敏感地反映材料脆性断裂趋势．动态断裂韧度值的变化与延伸带宽度、启裂区宽度和启裂区内韧窝尺寸有相同的趋势     

10Cr9Mo1NVbN耐热钢的动态断裂韧度研究

采用自制的仪器化冲击试验机,研究了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢在７７－９２３Ｋ的冲击韧度和动态断裂韧度。结果表明：在１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢下平台温度范围内,缺口试样冲击能量的绝大部分用于裂纹萌生;在韧脆转变区及上平台范围内,裂纹扩展消耗大量的能量,断口的形貌观察证实了这一点。采用带预制疲劳裂纹的夏比冲击试样的示波冲击试验,可以测量材料的动态断裂韧度,并且它比冲击韧度能更敏感地反映材料脆性断裂趋势     

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.     

结构钢在低温下冲击断裂时的裂纹萌生与扩展

通过对缺口试样冲击弯曲断裂过程的研究,论证了示波冲击P～δ图与试样断口结构的对应关系.将冲击值α_(?)分解为裂纹萌生功α_i与裂纹扩展功α_p,并研究这两部分功随温度降低时的变化规律,发现在韧～脆转变的温度范围内,α_K的降低主要受α_p的降低所控制,而α_i基本上保持不变.同时得到,对于所研究的两种材料,在韧～脆转变温度范围内,冲击值α_K与断口上纤维状组分FF%有线性关系:α_K=α_i B×FF%.于是提出了求取裂纹扩展功的简便办法. 借助电子显微镜,观察分析了断口上不同区域的微观形貌以及随温度降低时断裂机制的变化,从微观上解释了不同材料低温脆断抗力的差别.     

D667不锈钢丝深加工过程中的断裂行为

通过光学显微镜和扫描电镜对D667不锈钢丝断裂试样进行金相组织和断口形貌观察、夹杂物分析,探究断裂形成的原因。结果表明:D667原料试样金相组织为奥氏体,拉拔后在晶粒内部出现大量的交错滑移带,强度增加,韧性下降;D667不锈钢丝在服役过程中出现了脆性断裂和韧性断裂,断裂试样组织存在形变孪晶和针状马氏体等异常相;脆断试样中夹杂物尺寸较大且为钙基和铝基化合物,空洞择优在夹杂物附近形核,微裂纹形核后、迅速长大并连接诱导脆断。韧断试样中缩孔群尺寸较大,导致基体不连续,服役中向外扩展长大,形成韧断。     

关于裂纹稳定扩展过程的数值模拟及非线性断裂准则问题

一、前言在文献[1]中,作者曾作出大范围屈服下的静态裂纹分析,但是,中低强度材料的小试样断裂试验表明,在裂纹失稳扩展前常常存在着一个稳定扩展阶段,裂纹稳定扩展的尺寸可与起裂前的塑性区尺寸相比拟,在断裂的这一阶段中,裂纹尖端地区是不断撕裂的,造成了该地区应力应变场的强烈扰动,裂纹尖端附近一部分塑性区发生卸载,以后又重新加载,这时的应力应变场是强烈地依赖于应力历程的,要用数学解析方法解决这一裂纹稳定扩展问题目前显然是不可能的。     

WCF－62钢微观断裂过程的研究

采用不同裂纹深度试样及不同类型缺口试样对ＷＣＦ－６２铜下平台及转变区的微观断裂过程进行了研究。在下平台区，断裂为应力控制的Ｋ主导过程，裂纹及缺口试样解理的临界过程分别为第二相尺寸及贝氏体束宽度的微裂纹向周围基体的扩展。在转变区，随延性裂纹扩展，裂端三轴应力度增加，裂端主应力的提升由应力强化与应变强化两个因素决定，延性裂尖宽度变化及解理点在裂尖前的分布均具有随机性，从而导致韧性值的分散。     

液氮溶浸煤致裂的机理研究

为分析液氮作用下煤的致裂机理,对原煤煤样开展了液氮溶浸实验。利用激光显微镜观测液氮溶浸前后煤样的原生裂隙扩展和新裂隙萌生情况,利用断裂力学理论分析液氮溶浸下煤样原生裂隙的扩展机制。研究结果表明:1)液氮作用引起煤内温度拉应力和应力集中,当应力强度因子超过煤原生裂隙的断裂韧度时,煤样原生微裂隙扩展;2)温度拉应力使得原生裂隙周围强度不大的颗粒团拉破坏、脱落,破坏了煤样的结构,并引起新的微裂隙萌生;3)液氮作用时间对应力强度因子有很大的影响,随着作用时间增加,温度梯度增大,裂隙的应力强度因子增加,煤更易发生断裂。     

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。     

考虑裂缝影响的页岩三轴压缩实验研究

为了探究页岩的破坏特征以及力学性质与裂缝之间的关系以及影响机理,本文采用RTR-1000岩石三轴力学测试系统对含不同裂缝（控制单一变量,使裂缝的条数、倾角、深度、填充物分别不同）页岩实施三轴实验,研究了不同裂缝形态下页岩的峰值应力、弹性模量以及破坏形式。实验结果表明：随着裂缝深度的增大,试件的弹性模量和峰值应力越小,同时破裂面与轴向应力的夹角变小;随着试件所含的的裂缝角度逐渐增大,页岩样品的弹性模量以及峰值压力的变化均表现凹型,并且随角度增大破裂面形态发生变化,当倾角为45° 时峰值应力和弹性模量降至最低;随着裂缝条数的增加,试件的弹性模量和峰值应力越小,其破坏形式为张拉和剪切破坏共存;随着裂缝充填物中方解石含量的增大,试件的弹性模量和峰值应力先减小再增大,当充填物中方解石含量为50 % 时值最小,并且岩样破坏主要是剪切破坏,随着方解石含量的增加,破裂面越容易经过填充带。     

含异侧偏置裂纹试件的冲击断裂试验

利用新型数字激光动态焦散线试验系统,分析了含异侧偏置裂纹有机玻璃(PMMA)试件破坏的时程特性和裂纹尖端扩展过程中的应力奇异性变化。得出该加载条件下试件的断裂韧度约为1.16 MN/m_3/2,异侧偏置裂纹间距对试件冲击断裂韧度没有明显影响。一定范围内,异侧偏置裂纹间距越大,裂纹扩展的对称性越明显。贯穿主裂纹的扩展路径上存在一个明显的应力变化转折点,此处裂纹尖端的应力集中程度加强,试件由以拉伸破坏为主过渡为拉伸、剪切复合破坏。次裂纹尖端发生明显应力释放的同时,主裂纹尖端的应力集中明显加强。裂纹扩展过程中,裂纹尖端的动态应力强度因子表现出明显的震荡变化,主裂纹相对于次裂纹裂尖奇异性更强。     

Formation of internal cracks during soft reduction in rectangular bloom continuous casting

To investigate the formation of internal cracks in GCr15 bearing steels during the soft reduction process in rectangular bloom continuous casting, fully coupled thermomechanical finite element models were developed using the commercial software MSC.MARC, and microstructures and fractographs were also observed. With the finite element models, the contours of temperature, equivalent plastic strain, and equivalent von Mises stress were simulated. It is observed that the fracture surfaces of internal cracks are covered by cleavage or quasi-cleavage facets. The region of internal cracks in the intergranular brittle fracture mode is in the mushy zone between the zero ductility temperature (ZDT) and the zero strength temperature (ZST). The simulated equivalent plastic strain in the crack region is 2.34%-2.45%, which is larger than the critical strain (0.4%-1.5%), and the equivalent von Mises stress is 1.84-5.05 MPa, which is within the range of critical stress (3.9-7.2 MPa), thus resulting in the occurrence of internal cracks. Reducing the soft reduction amount from 3 to 2 mm can lower the stress under the critical value.     

地热开发温度应力裂缝参数计算方法及影响因素分析

利用低温流体诱导温度应力裂缝开发地热资源在地热藏开发中有广泛应用。基于温度应力产生原因的分析,构建了地层岩石温度应力裂缝延伸二维模型,确定了温度应力裂缝起裂条件及温度应力裂缝延伸长度随时间的变化函数,并对影响温度应力裂缝起裂及延伸的因素进行了分析。结果表明,建立的模型与数值模拟结果有较好的一致性。岩石温度应力裂缝随着时间延长而不断延伸,但其造缝效率随着时间延长有缓慢下降趋势。基于温度应力裂缝影响因素分析结果,对温度应力高效造缝提出了建议。