一种改进的多处损伤平板的剩余强度模型

进行了多处损伤平板的剩余强度试验研究,得到不同裂纹几何平板的剩余强度.试验结果表明主裂纹长度增加使平板的剩余强度减小;对相同的主裂纹长度,韧带减小,试验件剩余强度也减小.以试验数据为基础,提出了一种修正的塑性区连通准则.用塑性区连通准则和修正的塑性区连通准则分别计算了多处损伤平板的剩余强度,结果表明对不同的主裂纹长度和不同的韧带长度,塑性区连通准则预测的平均误差为16.07%,而修正的swift塑性区连通准则的平均误差为9.24%,大大提高了预测结果的精度.     

基于累积塑性应变的表面裂纹板CTOD疲劳分析

结合Dugdale模型,以表面裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出一个低周疲劳载荷下含半椭圆形表面裂纹船体板的裂纹尖端张开位移(CTOD)分析模型.利用有限元法模拟了表面裂纹尖端累积塑性变形、表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数等相关因素的影响,结合最小二乘法拟合出基于表面裂纹尖端累积塑性应变的考虑表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数影响的CTOD二阶多项式.     

基于人工神经网络的多处损伤加筋板剩余强度预测

用BP神经网络算法对多处损伤加筋板的剩余强度数据进行训练学习,将预测值和3种经典分析方法的计算值与实验值进行对比,结果表明,ANN法预测值与实验值吻合得最好,LMC修正法和WSU3修正法次之,Swift塑性区连通法最差。最后用所建立的BP网络对不同主裂纹半长和韧带长度的剩余强度进行了预测,结果发现,在其他参数不变的情况下,不管是双筋条还是三筋条加筋板,剩余强度总是随主裂纹半长的增加而成线性降低,随韧带长度的增加而成线性增加,但双筋条加筋板比三筋条加筋板对主裂纹半长和韧带长度的变化更加敏感。     

多处损伤LY12 CZ铝合金加筋板疲劳裂纹扩展研究

进行了多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究.给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法.用组合法和类比法计算多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的应力强度因子.考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以Walker裂纹扩展公式和Willenborg-Chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸.进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究.对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好.     

钛合金TC4低塑性滚压表面完整性的实验研究

以钛合金TC4为研究对象,选择表面完整性评价标准数据组(包括表面形貌、表面粗糙度、表面层显微硬度和表面残余应力)作为评价指标,采用单因素试验设计法,利用光学轮廓仪、显微硬度计和盲孔法残余应力测量仪获得低塑性滚压加工表面形貌、微观硬度分布和残余应力状态,对比分析了工艺参数(滚压速度、进给速度、液压油预压力和滚压道次)对低塑性滚压加工表面完整性的影响程度.结果表明:液压油预压力对滚压加工表面形貌、表面粗糙度及加工表面显微硬度和残余应力的影响程度最大,滚压速度的升高会增大加工表面粗糙度值,增加滚压道次会使加工表层硬化程度和残余压应力幅值变大;在设计实验范围内,钛合金TC4低塑性滚压加工采用高的液压油预压力和多道次加工可获得更优的加工表面完整性.     

全层TiAl合金架桥韧带的作用研究

通过对直缺口近全层组织的扫描电镜原位拉伸实验以及相应的断裂表面观察,研究了全层铸状TiAl基合金组织两个团厚度拉伸试样的拉伸断裂机理.研究结果表明:新裂纹形核过程中架桥韧带的形成过程实质上降低了裂纹扩展抗力;在架桥韧带撕裂瞬间出现外加应力的增加,实际上是由于裂纹从一沿层开裂向穿层开裂过渡的结果.许多裂纹是表面裂纹,所以显微裂纹屏蔽的作用并不明显.     

富水区深埋巷道围岩微裂纹裂尖塑性区研究

利用断裂力学原理,考虑到水压力对微裂纹尖端应力场的实际影响,对巷道围岩单节理微裂纹的Ⅰ、Ⅱ型及其复合型裂纹应力强度因子进行了探讨.然后,采用双剪统一强度理论,研究了富水区巷道围岩微裂纹扩展角及裂纹尖端塑性区范围,并给出了包含反映岩石拉压性能差异的参数α、反映中间主应力效应的参数b及水压力的巷道围岩微裂纹裂尖塑性区统一解.     

残留压缩应力对倾斜裂纹变形的影响

对于具有中心孔的混合型条件下的裂纹,提出了用沿着裂纹的不连续变位量来直接计算裂纹的Ⅰ型和Ⅱ型应力扩大系数(KⅠ)mes和(KⅡ)mes的方法.在拉伸载荷的作用下,利用这种方法讨论了裂纹上下表面接触和裂纹周围存在的压缩残留应力对(KⅠ)mes和(KⅡ)mes产生的影响.其结果是,压缩残留应力的存在使(KⅠ)mes减小的同时,裂纹上下表面的相互接触使(KⅡ)mes下降.     

多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展研究

进行了多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究。给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法。用组合法和类比法计算多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的应力强度因子。考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以Walker裂纹扩展公式和Willenborg-Chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸。进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究。对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好。     

60Si_2Mn钢变幅疲劳的扫描电镜直接观察

应用自制的扫描电镜疲劳加载台,对60Si2Mn 弹簧铜过载或欠载时疲劳裂纹扩展的延迟与加速效应进行了扫描电镜的直接观察.结果表明,尖峰载荷会使闭合力K_(c1) 发生明显变化.欠载会使 K_(c1) 下降,其与裂纹顶端的反转压缩塑性区有关.     

基于裂纹尖端张开角准则的多裂纹薄壁结构剩余强度分析

评估由中央裂纹（M(T)）试样获得的裂纹尖端张开角(CTOA)预测多裂纹薄壁结构剩余强度的有效性.利用ABAQUS软件建立含有M(T)试样的二维有限元模型,采用裂纹尖端张开角断裂准则和平面应力模型模拟其裂纹扩展过程.对具有不同初始裂纹长度的M(T)试样,该方法预测的剩余强度和载荷-裂纹扩展增量曲线与试验结果接近,误差小于6%;但对于含有多条裂纹试样的剩余强度预测值偏大,相对误差在20%左右.通过增加对裂纹尖端周围单元约束的改进,采用平面应变核模型可以有效提高剩余强度预测精度;对具有不同多裂纹构型的薄壁结构进行分析,采用恒定裂纹尖端张开角和平面应变核的方法均可以得到与试验相近的结果,剩余强度预测误差基本都在10%以内.

     

基于裂纹失效路径的压力容器剩余寿命预测新方法

裂纹的扩展行为研究是压力容器剩余寿命预测的关键与基础。针对目前难以准确预测压力容器表面裂纹剩余寿命的状况,通过建立压力容器表面裂纹的受力模型,利用有限元方法分别计算出裂纹表面点与最深点处的应力强度因子,得到裂纹深度a与长度c的变化之比,运用压力容器仿真系统进行路径仿真与失效速率仿真,得到裂纹在安全区域的临界拐点及临界值aN。实例计算结果表明,表面裂纹的失效路径能够直观准确的表示裂纹的扩展规律,进行有效的剩余寿命预测。     

连铸坯表面网状裂纹

对连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹附近的化学成分及其组织进行了分析,发现裂纹附近存在Cu和Cr元素,裂纹沿着晶界延伸.可见裂纹形成的原因为:结晶器镀铬层磨损导致铜板与连铸坯粘结,液态铜通过奥氏体晶界向铁基体内渗透.富集在奥氏体晶界的铜极大地恶化了钢的塑性是导致裂纹形成的主要原因.在此基础上提出了控制连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹的措施.     

表面小裂纹热锻模的疲劳寿命分析

基于材料自由表面特性并考虑微观结构非均匀性,根据金属疲劳裂纹萌生的微细观过程理论,建立材料表面塑性应变分布模型。由于局部塑性变形在萌生可分辨疲劳小裂纹的循环周次中占主导地位,本文将局部应力应变法应用于热锻模表面小裂纹扩展分析,选取表面最大塑性应变作为出现热机械疲劳裂纹的预测依据,计算的热锻模使用寿命与实践结果相吻合,能基本预测热锻模寿命。该模型为表面强化工艺能提高热锻模的疲劳强度提供了理论依据。     

液晶玻璃双刀轮切割及其裂纹产生、扩展规律

液晶玻璃基板切割是液晶显示器制造的关键工艺之一.为了实现液晶玻璃基板的高效、高质量精密切割,提出了基于双刀轮的液晶玻璃基板切割新方法,即利用第一刀轮在待切割表面刻划出微塑性刻痕,再利用第二刀轮沿塑性刻痕切割玻璃.通过印压实验获得对称楔形压头印压液晶玻璃时仅产生塑性刻痕而不产生裂纹的临界载荷,然后研究对称楔形压头沿着第一次印压产生的塑性刻痕进行二次印压时裂纹的产生和扩展规律.结果表明:二次印压没有横向裂纹产生,产生的垂直裂纹长度随一次印压载荷的增大略有增大,随二次印压载荷的增加线性增加;无横向裂纹产生使得双刀轮切割时能够获得无边崩和微裂纹的、边缘整齐的断口形貌,垂直裂纹长度的增加使得双刀轮切割时无需二次裂片.     

镍基高温合金的中温低塑性问题研究

对GH33镍基高温合金进行大气、氩气和真空环境的750℃拉伸试验表明,合金的中温塑性因氧分压的降低而有显著的变化。环境中的氧促使试样沿晶断裂,导致了中温低塑性。本文进一步对氧导致GH33合金中温沿晶断裂的机制进行了研究,认为在中温拉伸变形过程中,试样的氧化表面首先发生沿晶裂纹,氧沿着裂纹尖端前沿的晶界优先渗入,在应力的促进下与晶界上呈链状分布的Cr_(23)C_6碳化物反应,产生CO气泡,形成裂纹前沿晶界上的空洞,使晶界裂纹迅速扩展而造成沿晶的脆性断裂。本文还对GH37等其他镍基合金的试验结果作了分析,认为上述机制也是适用的。     

压力容器中表面裂纹在高周疲劳下的扩展规律

以压力容器中普遍存在的表面裂纹为研究对象,运用理论推导和数值模拟的方法,对纵向表面裂纹扩展稳态形貌进行预测.确定裂纹扩展长度2c与深度a的关系,以期为含有表面裂纹体的压力容器高周疲劳剩余使用寿命评估提供依据.通过研究表明:在压力容器圆筒形体上存在的纵向裂纹无论初始形貌如何,扩展过程中裂纹形貌趋于一致,扩展深度a与长度2c之比在0.41~0.5之间.在已知裂纹扩展速率的情况下,可以确定形貌的稳态值.     

半圆形表面裂纹前沿应力奇异性的边界元模拟

本文按 Mindlin 基本解建立了一种适用于表面裂纹问题的新型边界元模型。由这种新模型描述的边界积分方程的优点是:其离散区域仅为裂纹表面。通过假设裂纹表面的整体变形模式,并考虑变形的对称条件,就可以获得裂纹面受均匀压力时表面裂纹前沿奇异性参量λ(θ)的控制方程。然后用迭代法求解,通常用两次迭代便可得到满意的结果。文中计算了半圆裂纹前沿的奇异性参量。     

准静态下Ⅰ型裂纹的断裂准则与切口圆柱形试件的破损评定研究

本文建立了准静态情况下Ｉ型裂纹的断裂准则，提出了新的表面能概念及其表达式。用材料的应力—应变曲线来表示裂纹尖端塑性区耗散能，并建立了裂尖塑性区耗散能与远场应力和临界裂纹长度的关系，通过试验确定了远场应力与临界裂纹长度的幂函数关系。     

低碳含硅TRIP钢断裂机理的研究

对试验用低碳含硅TRIP钢断裂机制进行静、动态观察研究,并用扫描电镜定性测量了其中组织颗粒的化学成分.实验表明:应变时等轴铁素体(F)内部产生与拉应力方向呈45°滑移带,随着应力加大,形成按一定取向扩展的微孔,微孔逐渐贯通形成裂纹.裂纹遇到硬质相贝氏体(B)时沿其边缘行走;当遇到残余奥氏体(RA)时,产生的相变诱发塑性松弛了集中应力,导致裂纹钝化、扭折.试验用TRIP钢断口花样为韧窝花样,属塑性断裂.