微裂纹(群)在材料微结构内扩展的计算机模拟

在"材料结构弱点"概念及其特性理论的指导下,开发出具有自主知识产权的计算机模拟软件PreFailure.该软件针对实际工程材料,模拟单个微裂纹或一系列微裂纹(群)在材料微结构内的虚拟扩展过程,能够预测微裂纹(群)在材料微结构内的不规则扩展路径、几何形态与扩展程度,具备了定量推演材料"微结构虚拟失效"行为的功能.软件PreFailure的开发还为三维微裂纹(群)扩展的计算机模拟积累了大量的有效算法与经验,为采用计算机技术模拟三维微裂纹在材料微结构内的扩展过程奠定了基础.     

水平井分段压裂过程对水泥环完整性影响

水平井分段压裂过程中出现的套管损坏和水泥环完整性问题日益引起关注。目前研究的重点包括地层滑移、套管和水泥环受力等,而对分段压裂过程造成影响的研究较少。为了建立水平井分段压裂水泥环完整性计算模型和方法,首先,利用有限元软件建立有限元模型,得到水平井分段压裂过程中水泥环弹性区和塑性区分布;其次,利用离散元模型分析有限元中得到的塑性变形区域,获取塑性变形区域内水泥环的微裂纹数量;最后,依据水泥环塑性区分布和微裂缝数量得到水泥环的完整性评价。研究表明,除了套管和水泥环刚度比、套管偏心率和水泥环缺陷对水泥环完整性有影响,水平井的压裂段数的影响也较为明显。随着套管和水泥环刚度比增加,水泥环完整性增强;套管偏心率增加和水泥环存在缺陷降低水泥环完整性;水平井压裂段数越多,水泥环完整性降低。     

交流电机导电紫铜环焊接缺陷研究

对交流电机导电紫铜环焊接接头的焊趾、焊根的金相组织进行分析,结果表明其内部不存在裂纹、未焊透等缺陷.然后分别对熔合区金相组织进行分析、再对焊缝金属进行微观组织分析时发现裂纹,经研究确定该裂纹均为液化裂纹.     

C-Mn钢及焊缝金属的缺口和裂纹试样的微观断裂行为

本文通过起裂源粒子的特征和尺寸分布、裂源处显微组织和残留裂纹的尺寸分布情况,研究了C-Mn钢和两种焊缝金属的Charpy V,COD和预制裂纹冲击试样的微观断裂行为。发现焊缝中的解理裂纹形核于夹杂物或第二相粒子,母材形核于珠光体团;对于同一材料用缺口试样和裂纹试样测得的微观解理断裂应力的不同值是由于断裂过程中临界事件发生了变化。在-45～-65℃范围内,Charpy V 缺口试样中的临界事件是铁素体晶粒尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体;而在-110℃的裂纹试样中,是第二相粒子尺寸的微裂纹扩展进入临近的铁素体晶粒。临界事件的变化认为与缺口根部和裂纹前端不同的有效剪应力有关。建立Charpy V 和COD实验结果之间关系的条件是有关材料铁素体晶粒和第二相粒子的尺寸应当是类似的。     

局部感应加热对高强钢方管二次辊压成形的影响

本文通过对高强钢方管角部进行局部感应加热，提高其弯角区域的成形性能，降低其变形抗力，由此在不影响非变形区域组织性能的前提下，获得所需方管的截面尺寸和组织性能。在热辊压过程中，坯料在没有模具限制的方管角部外侧邻近区域发生堆积，且随着加热温度上升，角部外侧金属堆积更明显。同时，在方管内角表层出现显微裂纹恶化，裂纹以树枝状生长。热辊压成形后的残余温度会产生一个自回火过程，能够明显降低残余应力，且随着温度的升高，残余应力降低的幅度变大。当加热温度在650℃以上时，自回火对残余应力的影响大于宏观裂纹的扩展能力，起主导作用，且压扁过程中压下量超过方管对角线长度2/3时也不会产生裂纹。     

材料非均质性对混凝土断裂的影响

用边界元方法定量地计算出骨料离主裂纹尖端的位置、弹模比、骨料与基质交界面微裂纹的长度等对混凝土断裂性能的影响，从而把骨料增强（通常骨料弹模＞基质弹模）与微裂纹削弱两种相互制约的因素分离开来。计算实例表明，考虑材料非均质性影响，混凝土的断裂指标可能有较大的波动。     

位移幅值对Inconel600合金微动磨损性能和机制的影响

采用高精度微动磨损试验机SRVⅣ研究蒸汽发生器传热管材料Inconel600合金在不同位移幅值下的微动磨损行为,分析了位移幅值对摩擦因数和磨损体积的影响.采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨损表面和截面的形貌,并用透射电子显微镜对摩擦学转变组织进行观察.结果表明:随位移幅值的增加,摩擦因数和磨损体积逐渐增大,材料的微动行为先后经历以黏着为主的部分滑移区以及滑动为主的完全滑移区;磨损机制也由黏着磨损逐步转变为氧化磨损和剥层磨损的共同作用;微裂纹出现在黏着区域和滑动区域的交界处以及滑动区域内;黏着区氧分布密度和磨痕外基体的相一致,氧化主要发生滑动区域;磨痕亚表层的组织发生了严重的塑性变形,产生纳米化现象,摩擦学转变组织的晶粒尺寸约100 nm,远小于原始组织的15~30μm.     

Effect of microstructure on the impact toughness of a bainitic steel bloom for large plastic molds

The correlation between the impact toughness and microstructural characteristics of a large bainitic steel bloom has been investigated. The study focuses on microcrack nucleation and propagation in the basic cleavage plane. To analyze the phase transformation during the wind-cooling process, the temperature field of the bloom was acquired by computer simulation, and a continuous cooling transformation experiment was conducted. The results show that compared with the surface of the bloom, the toughness of the bloom’s core is decreased by the increase in proeutectoid ferrite and the coarsening of tempered martensite–austenite constituents. The proeutectoid ferrite decreases the toughness via its effects on carbide precipitation, the formation of martensite–austenite constituents, and the bainite transformation. The relatively large tempered martensite–austenite constituents are conducive to microcrack nucleation and propagation.     

正交各向异性材料中微裂纹的最大屏蔽效应

通过对正交各向异性材料中不同的微裂纹屏蔽源泉的分析，发现在Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ所指出的屏蔽效应的第２个源泉（即微裂纹形成引起的残余应力释放导致应力场的再分布）中，还应计及微裂纹形成引起的远场应力在微裂纹处产生的应力场的释放（可称为诱导应力），从而应重新考虑应力场的分布，在文中所研究的各向异性脆性材料中，在计及诱导应力释放对应力场的影响及局部材料刚度下降的影响时，当微裂纹倾角与微裂纹处的最大拉应力方向垂直时，微裂纹对主裂纹的屏蔽效应达到最大值，该结果与Ｏｒｔｉｚ在连续损伤力学的构架下得到的结果一致．     

铸造共晶铝硅合金中析出相对断裂行为的影响

通过对铸造共晶Al-Si合金断口及析出相的分析研究了拉伸过程中基体内析出相的断裂特点.结果发现：拉伸过程中基体内初、共晶硅以穿晶断裂为主,这与颗粒内部存在的结构缺陷有关;直径小于2.0μm的初晶硅能够抑制二次裂纹的扩展.块状富铁相表现出穿晶断裂特点,鱼骨状富铁相中的微裂纹沿一次枝晶轴向生长.富铜相对裂纹扩展具有强烈地偏折作用;以富铁相为核心析出的富铜相能抑制富铁相中微裂纹的形成.提高合金中Cu含量可以降低富铁相的有害作用,改善合金的力学性能.