蠕变断裂试验及初步研究(英文)

混凝土的蠕变断裂试验是一个相当困难的试验,以前还没有人成功地做过这样的试验。我们利用预裂的办法尽量减少混凝土的离散性进行了蠕变断裂试验,获得了蠕变断裂时间和荷载比关系,充分证实了篇变断裂的存在,以及发现在篇变断裂过程中伴随有微裂纹扩展。目前,我们用粘弹性理论蠕变断裂现象进行了初步分析,计算成果和试验非常好地呈现一致性。     

衍射时差法在锅炉安全性能检测中的应用

某火力发电厂，锅炉运行时间15000h．近期因蒸汽管道的一条焊缝裂纹引起泄漏，被迫停炉进行修理。经检验判定，造成被迫停炉的丰蒸汽管道的焊缝裂纹为蠕变损伤裂纹，裂纹出现在热影响区，为内部裂纹扩。     

混凝土裂纹体的裂纹延迟失稳扩展

为对混凝土构筑物的裂纹延迟失稳扩展现象进行严格的理论论证以更深刻地理解它,基于整体能量平衡和裂纹前缘双重衰坏区的概念,建立了裂纹失稳扩展孕育期的理论。将混凝土构筑物视为由一个弹簧和一个Kelvin模型串联而成的三元流变模型表征的标准线性固体,分析了裂纹扩展期间发生的能量耗散和能量释放率G_1。在裂纹失稳扩展的孕育期,外衰坏区的整体特性是初级蠕变的而不是弹性的或瞬时塑性的形变,内衰坏区则随时间而发展二级蠕变。引人C*一积分的定义,并从而推导出用以解释孕育期间裂纹尖端附近整个衰坏区形变特性的特征时间和长度。其次,得到另外一些重要结论如下: 1 为正确对待混凝土构筑物的断裂,应将它看作是一个具有记忆的历史过程、一个具有耗散能的热力学不可逆过程。因此,通常的局部能量平衡方程不再能做为设立的整体能量平衡方程的推论而得到。2 将混凝土视作为标准线性体,其应变能释放率可分成两部分,一部分表明迟滞弹性效应,另一部分表明粘性流效应。所以,裂纹扩展时能量耗散,并且裂纹的形成是不可逆的。3 混凝土裂纹体的G-判据与K-判据间的关系是时间相依的。在恒载条件下,它的能量释放量随时间而增长到一个较高的极限值,从而存在裂纹延迟失稳扩展的临界裂纹尺寸。4 混凝土构筑物的断裂过程中,裂纹失稳扩展前是存在亚临界扩展阶段的,它显现与否取决于所施应力水平。在此阶段,虽然外载保持固定,但裂纹仍随载荷持续时间而缓慢增长,所以裂纹前缘的应力场也是时间的函数。5 在裂纹失稳扩展的孕育期,裂纹尖端的外衰坏区呈初级蠕变变形.而内衰坏区随时间发展着二级蠕变。在长时间后,整个衰坏区的蠕变发展。裂纹尖端应力场可由包括C*的方程(44)给出,而C*与载荷参数有关。6 用以说明裂纹尖端附近整个衰坏区变形特性的特征时间,可从衰坏区蠕变应变集中的“短时间”与整个衰坏区蠕变从初级发展到二级而三级蠕变的“长时间”之间的差推导出。本文研究成果解释了某单支墩大头坝在蓄水8年后原有约3米长的浅裂纹突然失稳扩展成深达50米左右深裂纹的成因。     

疲劳断裂问题的损伤力学分析

本文用连续损伤力学研究疲劳断裂问题,在裂纹沿裂纹面扩展的条件下,给出了基本型裂纹体和复合型裂纹体的求解方法。最后给出了一个计算实例。     

弹性及粘弹性体双梁模型裂纹的复合型问题

本文论及类梁弹性或粘弹性裂纹体的复合型问题。文中指出:由于物体几何的非对称性,一个非对称双梁模型裂纹,尽管在对称载荷的作用下,也将非对称地扩展。我们采用了部分弹性基础双梁模型来确定这种情况下的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。对于蠕变过程中Poisson比v保持常数的标准线性裂纹体,其断裂角度与线弹性裂纹体的断裂角度相同。当(K_Ⅱ)/(K_Ⅰ)巳知时,它们可以从前文的结果中确定出来     

衍射时差法在锅炉安全性能检测中的应用

<正>某火力发电厂,锅炉运行时间15000h,近期因主蒸汽管道的一条焊缝裂纹引起泄漏,被迫停炉进行修理。经检验判定,造成被迫停炉的主蒸汽管道的焊缝裂纹为蠕变损伤裂纹,裂纹出现在热影响区,为内部裂纹扩展到表面导致泄露,造成了被迫停炉。为防止此类事故的发生,用户在大修期间计划将主蒸汽管     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上，应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型，研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律，讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程，并在理论分析的基础上，具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为，预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

低合金Q420D钢蠕变损伤研究

本研究对低合金Q420D钢进行高温（温度为750℃和800℃）蠕变试验,利用高温蠕变试验数据对K-R蠕变损伤模型和双曲正弦蠕变损伤模型进行拟合,并求得蠕变损伤模型的材料常数。从损伤因子的演化和蠕变寿命预测两方面对K-R蠕变损伤模型和双曲正弦蠕变损伤模型进行比较。结果表明：在损伤因子演化方面,K-R蠕变损伤模型不能完全表述损伤因子从0到1的演化过程,而双曲正弦蠕变损伤模型则能很好地表述损伤因子的演化;在蠕变寿命预测方面,K-R蠕变损伤模型的预测效果优于双曲正弦蠕变损伤模型。     

基于伯格斯模型的岩石非线性蠕变损伤模型研究

为了克服伯格斯模型难以描述岩石加速蠕变特征的不足,在伯格斯模型基础上引入黏塑性损伤体,建立非线性蠕变损伤模型,并推导一维和三维蠕变方程。基于不同应力水平下岩石三轴压缩蠕变试验数据,利用Levenberg-Marquardt算法对蠕变模型进行拟合,反演得到蠕变模型参数。结果表明：非线性蠕变损伤模型能较好地反映岩石蠕变全过程,不同应力水平下试验数据与拟合结果相关系数均在0.971以上,验证了该模型的合理性和适用性。     

粘弹—粘塑相似性的一个非线性原理

根据蠕变试验结果,我们发现某些粘弹性材料的特性在下述意义上相似于热流变性简单材料的特性:相应于不同应力的蠕变函数对数与时间对数的曲线具有相同的形式,而它们都是主曲线的移位。其次,为进一步描述热流变性简单材料的各向异性特性,依照内变量理论,本文采用了一个映射应力张量代替各向同性蠕变势中的真实应力张量。根据Betten蠕变势理论是基于最大耗散率原理.从而,按照涉及蠕变条件的著名Lagrange方法,可以得到各向异性热流变简单材料的流变法则。本文从这一流变法则导出本构方程。这里,“各向异性”的意义是指“包括损伤”,即“包括分布缺陷”.文中发展的理论是建立在内蕴时间概念上的,这一内蕴时间是取为应力张量的函数,从而可将它视为材料函数。通过内蕴时间理论的热力学分析,我们发现若能恰当地定义内蕴时间,使得广义内耗(Hemholz自由能对内变量的偏导数)正比于相应内变量对内蕴时间的变化率,则所研究的各向异性热流变简单材料(即考虑损伤的热粘塑性材料)的本构方程形式就与广义内耗正比于相应内变量速率的粘弹性材料的本构方程形式完全一样。这样,类似于线性范围内的弹-粘弹对应性原理的概念,本文建立了非线性的粘弹-粘塑相似性理论。这一成果大大有利于裂隙流变性材料中裂纹扩展过程的研究,从而充实了流变断裂学的内容。     

铝合金开裂机理及刻痕杆断裂分析

结合古典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,给出了铝合金在应力三轴空间广义屈服轨迹方程的新诠释.根据三向等拉伸应力状态下铝合金屈服和宏观脆断的重合性,提出了铝合金在应力三轴空间的开裂准则.并通过对铝合金刻痕杆断裂试验的数值模拟分析,验证了开裂准则的普适性及精度.给出了铝合金广义屈服和开裂模型的物理解释及抗断设防.     

改性聚丙烯材料裂纹扩展速度的研究

对改性聚丙烯材料的双悬臂梁试样进行了非线性粘弹性的裂纹扩展实验。得到了裂纹扩展全过程的裂纹长度与时间关系的数据，将弹性回复对应原理应用到了非线性粘弹性裂纹扩展分析中，得到了改性聚丙烯材料裂纹扩展速度的理论预测公式，比较发现，理论预测结果和实验数据吻合较好。     

疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

以弹塑性断裂理论为基础，提出了基于J积分的疲劳裂纹扩展率工程计算方法，并推导出了D—M模型下的疲劳寿命工程计算公式。     

某混凝土坝的粘弹性断裂力学分析

应用粘弹性断裂力学理论本文分析了某水电站混凝土大头坝坝墩上游面中心垂直裂纹的延迟失稳问题。采用Rabotnov体作为流变模型计算了裂纹延迟失稳扩展深度。采用裂纹-切口模型及COD判据计算了裂纹扩展速度及寿命与初始裂纹深度之间的关系。文中还分析了该坝墩裂纹自动止裂的原因。     

蠕变条件下PMMA银纹损伤的实验研究

采用显微技术对商聚物蠕变条件下的银纹损伤引发和扩展进行了实时观测，通过对PMMA试件银纹损伤面密度的测量，得到了PMMA试件在不同时间和不同应力水平下的银纹损伤面密度，并给出了PMMA试件银纹损伤面密度随时间和应力的变化规律。     

PMMA银纹损伤实验研究

利用含缺陷流变性物体的材料破坏理论,采用显微技术对高聚物蠕变条件下的银纹损伤引发和演化进行了实时在线的实验研究.通过对损伤变量的定量观测,得到了聚甲基丙烯酸甲酯银纹损伤随时间和应力水平演化的规律,并给出了损伤演化模型.     

颗粒分布对金属基复合材料激光热冲击破坏的影响

从宏观和微观两方面研究了ＳｉＣ颗粒分布状况对陶瓷颗粒增强金属基复合材料激光热冲击破坏的影响,发现微裂纹形成是由基体内的孔洞和颗粒与基体脱胶所引起,而陶瓷颗粒分布不均匀对裂纹的扩展机理有重要影响,它大大降低了复合材料的宏观力学性能     

有限元软件模拟裂纹扩展的方法探讨

针对采用有限元法在模拟裂纹扩展所遇到的问题，探讨了模型的建立、网格的划分、断裂准则的应用以及网格重组技术的运用。