三维纺织复合材料和铝中冲击应力波传播与能量吸收

比较两种三维纺织结构复合材料(三维针织间隔织物和三维正交机织物复合材料)圆板和铝圆板间 的冲击行为,讨论三维纺织结构复合材料和均质各向同性材料间的冲击损伤机理.用不同冲击速度下复合材料和铝的裁荷位移曲线分析冲击加栽下应力波在材料中的传播,同时与有限元计算结果作对比分析.发现复合材料有纤维束断裂、基体开裂以及复杂的应力波传播现象,而铝只表现出弹塑性变形.     

PET碳酸饮料瓶结晶与流变性能研究

通过偏光透射法研究PET碳酸饮料瓶结晶分布情况,稳态与动态流变法研究PET树脂的流变性能,探讨PET瓶应力开裂的原因.结果表明:瓶身结晶分布不均匀,树脂分子量分布窄、有极高分子量存在、粘性太大易造成应力集中或应力残留,使PET碳酸饮料瓶耐应力开裂能力变差.     

金属材料在应力空间中理想断裂面的探索

金属材料断裂有许多准则和模型,但对断裂机理和变化规律缺乏合理的描述,给工程应用带来不便.以大量金属材料的断裂实验结果为基础,从材料断裂的细观机理出发,对已有断裂条件做出修正和完善.并且考虑到同一种材料,应力状态不同可能发生不同的断裂形式,而不同机理的断裂形式其断裂的主要影响因素不同,表现在三维主应力空间的不同卦限中断裂面的形状也不同,从而给出主应力空间中的金属材料近似理想断裂面.据此,给定材料某点所处的应力状态,即可判断其所处的应力状态的强度是否安全.     

缺口根半径对解理断裂应力σ_f的影响

采用有限元方法计算了不同根半径缺口弯曲试样缺口前的应力应变分布,通过测定解理断裂点距缺口根部的距离,精确测定了解理断裂应力。当根半径从0.25变化到1.0时,断裂载荷及应力分布有明显的变化,但基本不变。不同根半径试样的临界解理事件均是由铁素体尺寸的微裂纹向周围基体的扩展,因此,主要取决于铁素体晶粒尺寸而不是为找到适合薄弱组织所需的高应力体积。解理断裂点不一定在最大主应力处,其位置与缺口前应力应变的相对分布及薄弱组织的随机分布有关。材料的(为屈服强度)越高,断裂载荷越高,在缺口试样中是一个有用的韧性评价参量。     

影响解理断裂应力σ_f~*测定因素的分析

一般,解理断裂应力σ_f~*的测定是借助于Griffiths-Owen对软钢材料V形缺口四点弯曲试样缺口顶端的应力——应变场有限元分析结果。本文研究非软钢材料,如果σ_f~*的计算仍采用对软钢材料的有限元分析结果,那末,屈服强度σ_y、硬化指数n和断裂时的应变ε_f~*对σ_f~*会产生什么样的影响?对于试验中所用的非软钢材料,用本文作者的有限元分析结果,精确测定了解理断裂应力,同时又用Griffirhs-OWen的有限元分析结果计算这种解理断裂应力,将两种结果比较后发现,钢材的韧性越高,它们之间的差别也越大.为此,本文对解理断裂应力测定的影响因素也进行了分析.     

裂纹试样尺寸对局部解理断裂应力σf的影响

应用弹塑性有限元计算了3种不同尺寸COD试样裂尖前的应力分布.在不同温度下进行了拉伸和COD试验.通过精确测量起裂源距钝化裂尖前的距离,测定了局部解理断裂应力σf.结果表明,在一定范围内随裂纹深度a/h,试样高度h和试验温度的增加,COD和断裂载荷Pf明显变化,而σf基本不变.σf是一个稳定的材料本质参数,它的值不随裂纹试样尺寸变化.     

C-Mn钢和焊缝金属韧-脆转变微观断裂行为

对C-Mn钢和焊缝金属的COD,4PB,Charpy V和3NB试样在韧-脆转变温度区产生不同纤维裂纹长度后的断裂进行了卸载试验。通过对卸载试样纤维裂纹尖端及其两侧的微孔形态变化的观察和测量,断裂试样断口韧窝形貌以及起裂源粒子及其位置的观察和测量,对上述试样韧-脆转变区的微观断裂机理进行了分析研究。发现无论是裂纹试样还是缺口试样产生纤维裂纹后发生解理断裂的临界事件都是铁素体裂纹的扩展。韧-脆转变的主要影响因素为纤维裂纹扩展其前端三向应力度和最大正应力上升并超过临界值。韧性值的波动是由于在纤维裂纹扩展过程中,其尖端宽度的随机变化和材料中薄弱环节的随机分布引起的。     

对金属材料高温缺口持久试验的研究

为进一步弄清缺口持久断裂的机理,作者采用持久试验,金相分析、有限元计算相结合的方法进行研究,修正了传统的概念。1.各国标准都以棒状缺口试样持久试验的结果来衡量材料的高温性能,传统上认为是反映材料的“缺口敏感性”。研究表明,标准缺口持久试验的实质是反映材料在多向应力作用下的抗主裂纹萌生与扩展的能力。2.各国标准都以理论应力集中系数K_t作为确定试样几何参数的主要依据。对K_t的物理意义,传统上都按缺口处轴向应力的最高值与平均值之比来理解。研究表明,实际的应力集中系数远较K_t值小,K_t实质上是反映了缺口拘束度和应力三向性的高低。3.各国标准都只用棒状缺口试样进行试验,而美国标准ASTME 292-69除棒状外还允许采用板状缺口试样。研究表明,棒状和板状缺口试样的断裂形式及应力应变再分布都不同:K_t值相同或相近的两种试样,持久寿命可能相差达数十倍之多。因此,应特别注意这两种试样各自适用的场合。故传统上一律采用棒状缺口试样的做法是不妥的。     

地磁场激励下残余应力分布的磁检测方法

为实现铁磁材料内部应力分布的无损评估,在地磁场激励条件下,将ASTM1020钢Y型坡口焊缝试样水平放置,通过测量试样表面上方10mm处磁感应强度垂直分量的分布,得到了试样热影响区的应力分布。试样应力分布磁测量结果同盲孔法应力分布测量结果具有较好的一致性,说明在不用人工磁化场磁化材料的情况下,仅依靠地磁场激励就可以通过磁检测方法获得材料内部应力的分布情况。     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

金属材料断裂与应力状态参数的关系

罗德参数、软性系数和应力三维度是研究金属材料变形、破坏时常用的应力状态参数,分析从三向压缩到三向拉伸不同应力状态下各参数值的变化,得出:应力三维度值从小向大有规律地变化,罗德参数和软性系数则不能分析裂纹体、无裂纹体金属材料断裂破坏的试验结果;同时认识到构件中,体积变形较大、形状变形较小处是材料发生脆断、准脆断的断裂萌生点,此危险点正是应力三维度有较大值处。     

高密度聚乙烯环境应力开裂机理的研究

应用ＦＴＩＲ，ＤＳＣ，ＤＭＡ技术，从高聚物具有结构多重性和形变不均一性出发，定性地探讨了ＨＤＰＥ的ＥＳＣ开裂机理。在应力作用下ＨＤＰＥ的形变不均一性所形成的微裂纹，就成为具有各自不同利害程度的自然内存缺陷，从而活性介质获得了渗透到ＨＤＰＥ内部的机会，使ＨＤＰＥ表面能下降，导致应力集中链的滑脱和解缠，当滑脱和解缠的分子链积累到某临界值时，便呈现了宏观脆性开裂。并根据ＨＤＰＥ的ＥＳＣ开裂机理，提出了改善ＨＤＰＥ的ＥＳＣＲ性能的途径。ＨＤＰＥ的ＥＳＣＲ性能的提高取决于对其影响因素的最佳利用。     

瞬态应力断料微机控制的实时测试研究

采用自行研制的应力断料微机控制实验装置，进行力、应变曲线的实时测试研究，得到了采用双悬臂三点弯曲应力断料法裂断高速钢过程中欲断面上各部位的应变曲线和裂断加载曲线，揭示了加载速度与裂断的关系、断面导向及开裂后的可控性等裂断机理，并为双悬臂三点弯曲应力断料法的断料控制设计及其参数优化设计提供了理论依据。     

不同自燃倾向性煤的氧化机理对比分析

为分析煤样的自燃发生发展过程以及实验煤样的自燃机理,研究从不同自燃倾向性煤样的氧化机理入手,选取具有不同自燃倾向性的阜生、五阳煤样进行实验,通过热重实验对比分析不同自燃倾向性煤样的特征温度、热失重速率及阶段质量变化率参数,并结合红外光谱实验对低温氧化过程中主要官能团的分布特征及随温度的变化规律进行对比分析。结果表明：不同自燃倾向性煤样的煤氧反应差别主要体现在热重实验的T2 -T3和T4 -T5两个阶段;硫对煤氧反应的影响主要体现为常温下发生氧化释放热,促进小分子化合物的氧化裂解,进而引发自燃;煤自燃特性与原始煤样中官能团的分布特征关系较小,主要由煤分子结构中的侧链体系（桥键、侧链基团及活性官能团）所决定,侧链体系作为直接与芳环骨架连接的煤分子结构,本身具有较高的化学活性,在氧化分解的过程中降低了煤分子结构的稳定性。     

气体钻井井底低温对岩石破碎的影响机制

首先分析井底钻头喷嘴的Joule-Thomson效应,其次,建立急剧冷却条件下井底岩石的温度场分布模型,并以此建立井底岩石动态热应力分布模型,对气体钻井井底热冲击应力进行深入剖析。此外,通过引入井底岩石裂纹尖端应力强度因子,对钻头载荷和热应力共同作用下的井底岩石裂纹扩展失稳进行分析,对砂岩岩样进行液氮冷却试验,并对其进行声波实时测量。结果表明:在热应力的作用下岩石裂纹的抗扩展阻力存在极小值,气体钻井岩屑粒度较小;随着温度的降低,波速在岩石中呈线性衰减,声波的首波波幅也有明显的延迟,说明冷却处理对岩心内部结构产生了很大影响。     

干湿循环作用下黄土节理裂隙发育扩张的机制研究

黄土体中的裂隙对其工程性质有很大的影响,一方面使土体的整体性减弱、强度降低;另一方面裂隙增加了土体的临空面,加剧了大气营力对土体的影响,使水分的入侵和土体的风干更为剧烈,因此研究干湿循环作用下黄土节理裂隙发育演化的机制具有重要意义。在延安市安塞县取样,通过CT扫描成像技术研究土样不同干湿循环次数下土样内部裂隙的演化规律,在此基础上探讨黄土体节理裂隙发育扩张的机制。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,土样CT数的ME值不断减小,SD值不断增大,4次干湿循环后,裂隙逐渐停止发育。土体产生裂隙的机制是在湿温耦合作用下,土体含水量在空间分布不均匀,进而产生较大的水力梯度,然后在土体内部产生拉应力;当土体某处的拉应力大于该处的抗拉强度时,裂隙就会产生。     

传统断裂强度理论存在的问题与几种材料的断裂规律

考察了几种金属材料在不同复杂应力场下的断裂形式及物理的变化规律。针对复杂应力场下传统断裂强度理论应用上存在的几个问题，讨论了应力场中危险点的位置与危险点上断裂的影响因素，对材料的不同断裂形式的断裂条件提出了新认识。     

钢桥面沥青铺装层疲劳损伤分析与车辆轴载换算

采用力学近似方法,对钢桥面沥青混合料铺装层在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行了理论分析.采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料铺装层应力场、应变场及损伤场分布状况进行研究.依据钢桥面沥青混合料铺装体系复合结构的应力场、应变场和损伤场在疲劳过程中的动态演变规律以及疲劳裂缝的形成机理,推导出钢桥面沥青铺装层疲劳性能方程和车辆轴载换算公式.结合南京长江第二大桥钢桥面铺装工程,应用所建立的疲劳性能方程以及轴载换算公式对钢桥面铺装层使用寿命进行预测.