树脂基复合材料裂尖损伤的直接观察与分析

用扫描电镜对ＥＮＦ试样在加载及保持过程中裂尖损伤的萌生、演化过程进行了原位观察研究．结果表明石墨／环氧复合材料ＡＳ４／３５０２裂尖损伤的微观机制是微裂纹的萌生、长大及合并．裂尖损伤区内经历的微损伤过程增加了材料的裂纹扩展抗力而使材料得到韧化．     

全层片组织 TiAl 基合金室温断裂机理的研究

在ＳＥＭ和ＴＥＭ下对Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ合金全层片组织薄板状和薄膜状试样分别进行了动态拉伸，并原位观察了试样中裂纹的形核及扩展过程．发现裂纹遇到内相界面时会发生偏转或裂尖发生钝化；主裂纹主要以使剪切带断裂而与微裂纹相连接的方式扩展并沿曲折路径进行．     

基于XFEM的微裂纹对主裂纹的影响机理

基于扩展有限元方法(XFEM)建立含微裂纹缺陷细观尺度下的局部区域主裂纹模型,分别研究微裂纹与主裂纹处于共线和偏置方向时微裂纹对主裂纹造成的影响.研究结果表明:微、主裂纹处于共线时,微裂纹对主裂纹裂尖应力强度因子的影响表现为距离越近作用效应越大,距离越远影响较小;而单边偏置的双微裂纹对主裂纹裂尖应力强度因子的影响随微裂纹相对主裂纹水平位置的变化呈现周期性波动,这种波动是由微裂纹对主裂纹的增强与屏蔽作用交替变化所导致;共线和偏置两种情况下,只有距离主裂纹裂尖较近的微裂纹才会对其造成较大影响,距离较远处的微裂纹对主裂纹裂尖应力强度因子影响较小.     

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.     

拉伸与疲劳载荷下α-Ti 中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.     

爆破振动作用下巷道围岩微裂纹扩展研究

考虑开挖二次应力场和矿体回采爆破振动对圆形巷道围岩微裂纹的影响,探讨巷道围岩裂纹尖端应力场及单节理微裂纹的Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子,基于双剪统一强度理论,研究圆形巷道围岩微裂纹裂尖在二次开挖应力场及爆破振动动力场作用下的裂尖起裂角和裂尖塑性区统一解.根据计算式及所得图形,分析比较爆破振动影响下微裂纹扩展角及裂纹尖端塑性区范...     

含裂纹bcc铁拉伸与疲劳的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了含(0 1-1)[011]型中心裂纹的金属α-Fe在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究结果表明:在拉伸载荷作用下,材料因应力集中导致了由bcc到hcp的相变,裂纹呈现严重钝化扩展现象,整个过程还伴随着层错、孪晶等现象的发生; 在循环载荷作用下时,位错沿滑移面(-2 1 -1)和(2 -1 1)快速发射,从而使得裂尖处应力得以快速释放,疲劳裂纹扩展相当缓慢,裂纹出现止裂现象,整个疲劳加载过程未发现孪晶、相变等现象.     

超硬铝合金试件中斜裂纹脉冲放电止裂

采用ZL-2超强脉冲放电装置实现了7A04超硬铝合金试件中斜裂纹的止裂实验.在瞬间超强脉冲电流作用下,裂尖前缘发生了强烈的绕流热集中现象,斜裂纹裂尖附近金属熔化,钝化了裂尖,阻止了干线裂纹源的开裂趋势.对止裂前后裂尖附近金属组织进行了显微观察,并对止裂前后裂纹附近的断口进行了对比分析;在万能材料试验机上对试件进行了拉伸力学性能对比测试.研究表明:在斜裂纹止裂瞬间,裂尖熔化,同时实现了组织超细化,提高了裂纹的扩展功,改善了试件的抗拉力学性能.     

铁中Ⅰ型裂纹裂尖场的有限元模拟与形变分析

以体心立方铁紧凑拉伸试样为研究对象,用有限元模拟计算了{100}<110>、{110}<110>、{111}<110>3种Ⅰ型裂纹裂尖应力场.3种不同的裂纹取向将体心立方铁的刚度矩阵转化为不同形式,导致裂尖应力场的不同.研究表明,{110}<110>和{100}<110>裂纹裂尖应力场沿裂纹张开面呈对称分布,与将材料假设为各向同性时裂尖场分布相似;而{111}<110>裂纹裂尖场在裂纹面上下呈不对称分布.这种裂尖场分布的不对称性也是导致裂纹扩展过程中裂尖微结构演化多样性的原因.     

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。     

基于数字图像技术的沥青混合料反射裂纹扩展行为

为了研究不同加载模式下的沥青混合料反射裂纹扩展行为,对复合小梁试件进行复合型和弯拉型破坏荷载试验以及不同应力比状态的疲劳试验,并基于数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)观测反射裂纹萌生至扩展全过程,从裂纹宽度、裂纹扩展路径、裂纹扩展高度及疲劳反射裂纹扩展速率深入分析其扩展行为。结果表明：沥青混合料反射裂纹扩展行为经历微裂纹萌生、微裂纹发展阶段、微裂纹向宏观裂缝转变、宏观裂缝快速发展4个阶段。反射裂纹扩展由主裂纹扩展以及次裂纹扩展构成,且次裂纹扩展速率高于主裂纹。采用logistic函数对混合料疲劳反射裂纹扩展量进行拟合是可靠的。研究成果对于完善沥青路面设计及其耐久性评价具有重要意义。     

基于裂纹扩展作用下的岩石损伤力学模型

在分析裂纹起裂与扩展规律基础上,考虑翼裂纹间的相互作用,提出了一种新的翼裂纹尖端I型应力强度因子计算模型.基于修正的翼裂纹扩展模型,考虑损伤演化对被激活微裂纹数目的影响,并结合宏-细观损伤定义之间的关系,建立了基于微裂纹扩展作用下的岩石损伤本构模型.最后,将理论模型曲线与试验曲线进行了比较分析.结果表明:修正的翼裂纹扩展模型不仅能够准确地预测翼裂纹的起裂角,而且能够准确地模拟从极短到很长的翼裂纹整个变化范围.基于裂纹扩展作用下的损伤模型能够连续地模拟不同围压下的应力-应变全过程曲线,而且能够较好地预测峰值强度.     

Crack initiation ahead of piled-up of dislocations emitted from a modeⅡbluntcrack

In situ tensile tests in a transmission electron microscope (TEM) show that dislocations emitted from a mode II crack tip will form a inverse piled-up group after equilibrium or a double piled-up group when they meet a obstruction, e.g., grain boundary or second phase. A microcrack can initiates in front of the piled-up group of dislocations. Micromechanics analysis shows that dislocations emitted from a mode II blunt crack tip can form a inverse piled-up or double piled-up group, depending upon the applied stress intensity factor K_IIa, latticefriction stress and the distance of the obstruction from the crack tip L. The maximum normal stress in front of the double piled-up group which is located at the direction of α=-64° Increases with the increase in the stress intensity K_IIa and the obstruction site L, and the decrease in the friction stress. When it increases to equate the cohesive strength, a microcrack will initiate in front of the piled-up group.     

激光散斑法对冻土微裂纹形貌和发展过程的研究

将激光散斑法用于冻土材料,得出了裂纹尖端存在一个微裂纹损伤区（或称为断裂过程区）的结论．通过对裂纹尖端一系列散斑图的逐点分析,绘出了微裂纹区随载荷增加而发展的形貌及其全过程,测定了裂纹嘴张开位移的临界值δＣ,从而为冻土材料的宏微观力学行为研究及弹塑性断裂韧度测试分析提供了有效的途径．     

Si_3N_4陶瓷的显微结构与阻力行为

测定了 2种不同显微结构的Si3N4 材料的阻力行为 ,并对裂纹扩展过程中的裂尖尾区闭合应力进行了估算 .研究发现 :Si3N4 陶瓷的显微结构与阻力行为密切相关 ,长柱状 β Si3N4 的R曲线较陡 ,而 β/α双相陶瓷的R曲线较为平缓 .同时 ,显微结构不同 ,裂纹尖端闭合应力也不同 ,因而会产生不同的R曲线 .     

天然气管道拘束焊缝复合加载条件下的抗裂性研究

天然气管道在服役过程中,常受到复杂的外部载荷,在金口焊缝处易发生泄露或开裂。针对天然气管道金口焊缝拘束状态,设计了一套自拘束焊接装置,模拟了金口焊缝的拘束状态;并通过复合加载试验及应力应变检测,探讨了全尺寸管道拘束焊缝在复合加载条件下的抗裂敏感性。试验结果表明:拘束焊缝管道无论在内压+静态弯曲复合加载,还是在内压+冲击弯曲复合加载条件下,其抗开裂性均比无拘束焊缝管道差,缺陷开裂敏感性高。含缺陷管道对外部冲击载荷更为敏感,外部动载更易造成含缺陷管道开裂。在复合加载过程中,拘束焊缝管道缺陷尖端的最大应变值小于无拘束焊缝管道缺陷尖端的应变,无拘束焊缝可承受更大的塑性变形。含缺陷管道对弯曲加载速率较为敏感,弯曲加载速率增大,缺陷更易开裂。     

Anodic dissolution of a crack tip at AA2024-T351 in 3.5wt% NaCl solution

The anodic dissolution process of a crack tip at 2024-T351 aluminium alloy (AA2024-T351) was determined by means of scanning Kelvin probe (SKP). Wedge-open loading (WOL) specimens were immersed in a 3.5wt% NaCl solution. After various durations of immersion, the Volta potential distributions around the crack were measured by SKP and the surface morphologies were observed by scanning electron microscopy (SEM). It is found that there is a nonuniform distribution of Volta potential around the crack. Before immersion, the Volta potential at crack tip is more negative than that in other regions. However, after immersion, a converse result occurs with the most positive Volta potential measured at the crack tip. SEM observations demonstrate that the noticeable positive shift of Volta potential results from the formation of corrosion products which deposit around the crack tip. Energy-dispersive spectrometry (EDS) analysis shows that the corrosion products are mainly Al oxide and Cu-rich particles. These observations implicate that the applied stress contributes to the preferential anodic dissolution of the crack tip and the redistribution of Cu.     

工程陶瓷材料去除过程研究

用有限元法对增韧氧化锆和低纯度氧化铝陶瓷依靠初始裂纹的形成,扩展和转折而实现的切屑形成和材料去除过程进行理论研究,并分析裂纹扩展路径的影响因素。所得主要结论通过现场观察和高速摄影机拍摄的系列照片得到了验证。