基于矩张量分析的花岗岩破裂声发射特征试验

基于声发射定位技术和矩张量分析方法,对在单轴加载条件下岩石破裂过程中的裂纹破裂机制及时空分布特征进行试验研究.借助CAD软件展示不同破裂机制的声发射事件,直观反映裂纹破裂类型.研究结果表明:单轴压缩加载试验中,花岗岩试样破裂以剪破坏为主,但岩石微裂纹的破裂类型所占比例并不固定,岩石内部微裂纹破裂类型与岩石材料的力学环境有关;花岗岩作为一种脆性岩石,破裂不符合格里菲斯强度准则认为的脆性材料都是拉伸破坏的基本观点,证明格里菲斯强度准则对于均质度不高的脆性岩石的适用性有一定的局限;花岗岩单轴压缩试验中,试样的破坏类型与其应力水平没有关系,3种类型的声发射事件随应力增大的变化趋势相似.     

静力侵入岩石裂纹扩展及声发射特征

为了研究刀具静力侵入岩石过程中裂纹扩展及声发射特征,基于刀具侵入岩石断裂特征,确定了声发射参数与刀具侵入岩石过程中径、侧向裂纹长度的关系式;通过分析不同脆性岩石和裂纹长度对声发射信号的影响,得到声发射参数随裂纹长度增加而增大,不同岩石脆性程度对声发射参数随裂纹长度的变化曲线有很大影响,是造成声发射曲线不同的根本原因.选取不同脆性的水泥砂浆和花岗岩为研究对象,在RMT-150C压力试验机上进行刀具侵入破岩试验.结果表明:高脆性花岗岩声发射计数率和能量率远大于低脆性水泥砂浆;不同脆性岩石在刀具侵入作用下声发射特征曲线与侵入载荷-侵深曲线具有较好的一致性,可以很好表征刀具侵入过程中岩石内部裂纹扩展和宏观破碎过程.研究结果对于判断岩石材料破坏性质、深化岩石破碎机理及指导岩体稳定性监测有一定参考作用.     

岩石声发射参数与断裂力学参量的关系研究

依据声发射测试原理及断裂力学基本理论,导出了低脆性岩石声发射总数N与应力强度因子K_I关系的一般表达式。分析表明:N并非与K_I~n成简单的比例关系,但如果K_I取值范围满足2K_(I0)≤K_I≤8K_(I0)相似文献   

声发射

声发射是六十年代发展起来的一门新技术,多用于无损探伤方面。在应力作用下金属器件中的裂纹发展时一般都伴随着发射声信号。因之,器件的毁坏可通过测定声发射数而预先测知。声发射技术能比较精确地确定裂纹开始活动的瞬间。对于具有滞后破坏特性的材料,声发射可预先测出低应力下可能出现的破坏事故。声发射技术可与断裂学的结论互相印证。沈阳金属研究所几年来在科研工作中坚持毛主席的无产阶级革命路线,在较短时间内建成了一套材料单向拉伸条件下的声频发射系统,做出了金属材料在拉伸过程中声发射的定性结果。随后又建成了一套80千周声发射装置,建立了应用这项技术为生产服务的初步基础。沈阳金属研究所的声频声发射系统如系统方框图所示。探头由锆钛酸铅压电晶体制成,     

解理断裂机制

解理断裂是典型的脆性断裂 ,解理断裂也是一个裂纹萌生和扩展的过程 ,其机制与位错和晶粒有关。应力的大小和晶粒的尺寸影响解理断裂。细化晶粒可抑制脆性断裂。     

纤维混凝土试件拉伸损伤声发射监测

研究不同纤维长度和掺量的水泥基复合材料拉伸实验,材料内部微结构破坏的声发射特性。结果表明,加载初期,拉应力较小,试件处于弹性阶段,混凝土内部没有新增损伤,故未接收到声发射信号;加载中期,随着拉应力的增大,混凝土内部出现较少损伤,声发射信号逐渐增多;加载后期,拉应力继续增大,混凝土内部损伤程度加大,声发射信号急剧增加,至试件断裂时,声发射信号达到最大。相应的纤维混凝土断裂过程包括:弹性阶段、开裂阶段、裂缝发展阶段、断裂阶段。     

用声发射技术监测16Mn钢的应力腐蚀开裂

本文采用声发射技术对低合金高强度钢16Mn的紧凑拉伸试样在3.5％NaCl水溶液中,模拟海水的腐蚀环境,用慢应变速率拉伸的方法,观察与记录了在变形至断裂过程中的声发射参数和裂纹扩展速率,测出了应力强度因子与裂纹扩展速率的定量关系。此外,还对在空气中断裂与在3.5％NaCl水溶液中试验的断裂形貌进行了扫描电镜分析。     

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。     

微裂纹起裂扩展机理的晶体相场模拟

【目的】研究初始晶向倾角为15°的样品分别在垂直和水平方向上,单轴拉应变作用下的纳观尺度裂口发射位错与裂纹扩展行为,了解韧性裂纹的生长特征和扩展规律,揭示纳米级韧性裂纹扩展机理及其对材料断裂的影响。【方法】采用晶体相场(PFC)方法观察15°晶向倾角下位错发射与裂纹扩展演化图及其对应的应力曲线图。【结果】垂直和水平不同方向拉应变作用下裂纹扩展方向不同,但裂纹都是韧性断裂模式扩展;当单轴拉应变作用达到临界值时,样品裂口开始发射滑移位错,随着外应力的增大,位错在滑移过程中留下一系列空位,空位长大连通形成裂纹并与主裂口相连,裂纹随着位错运动而扩展。【结论】在韧性裂纹扩展中,位错发射的运动对韧性裂纹扩展演化有重要影响。     

T应力对岩石断裂韧度及扩展路径的影响

为了准确预测岩石类材料复合断裂韧度及裂纹扩展路径,提出结合T应力的修正最大周向应力断裂判据.该修正最大周向应力断裂判据是采用双参数模型(应力强度因子K和T应力)来描述岩石断裂的行为,对岩石类材料复合断裂进行理论计算和实验.结果表明:软岩半圆盘实验所得断裂韧度与传统最大周向应力断裂判据预测结果有较大误差,而修正最大周向应力断裂判据预测结果和实验结果相吻合;当T应力为正并且超过某一定值时,裂纹的扩展路径将发生偏折;T应力对脆性材料断裂试件的断裂韧度和裂纹扩展路径有影响.     

工程石墨声发射行为及其与结构性能的相关性

通过对多种工程石墨材料声发射行为的系统研究，探讨了石墨材料声发射行为的特征，发现并提出了石墨材料声射数随载指数增加以及声发射振幅服从指数分布的规律，并从其微观结构的角度对发射进行作了解释，在此基础上，对石墨声发射行为与结构性能的相关性首次进行了较为系统的定量分析研究。结果表明，石墨的声发射行为与晶粒尺寸，抗折强度，非线性程度等有着显著的相关性，因此，对在石墨材料生产检测中应用声发射技术具有一定的指     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

Effects of Strain Rate,Temperature and Grain Size on the Mechanical Properties and Microstructure Evolutions of Polycrystalline Nickel Nanowires: A Molecular Dynamics Simulation

Through molecular dynamics(MD)simulation,the dependencies of temperature,grain size and strain rate on the mechanical properties were studied.The simulation results demonstrated that the strain rate from 0.05 to 2 ns~(–1 )affected the Young’s modulus of nickel nanowires slightly,whereas the yield stress increased.The Young’s modulus decreased approximately linearly;however,the yield stress firstly increased and subsequently dropped as the temperature increased.The Young’s modulus and yield stress increased as the mean grain size increased from 2.66 to6.72 nm.Moreover,certain efforts have been made in the microstructure evolution with mechanical properties association under uniaxial tension.Certain phenomena such as the formation of twin structures,which were found in nanowires with larger grain size at higher strain rate and lower temperature,as well as the movement of grain boundaries and dislocation,were detected and discussed in detail.The results demonstrated that the plastic deformation was mainly accommodated by the motion of grain boundaries for smaller grain size.However,for larger grain size,the formations of stacking faults and twins were the main mechanisms of plastic deformation in the polycrystalline nickel nanowire.     

有机-无机烧结“合金型”材料的孔径和晶粒粒径分布及其群子模型

作者用图象仪测试了材料结构中的晶粒粒径和孔径分布,并在此测试基础上,应用群于统计理论,建立了晶粒和孔径的群子分布函数.发现:函数中的参数与材料的性能有密切关系,证明了体系中晶粒和孔径分布是影响材料力学性能的重要因素.并提出了材料结构的物理模型,并认为:体系的晶粒分布均匀,镶嵌紧密,碳层成网状分布,孔洞小又少时,有利于提高材料的力学性能.     

Rare earth effects on high temperature oxidation of pure nickel at 1000 ℃

Isothermal and cyclic oxidation behaviors of pure and yttrium-implanted nickel were studied at 1000 ℃ in air.SEM and TEM were used to examine the oxide scales formed on nickel substrate.It was found that Y-implantation greatly improved the anti-oxidation ability of nickel both in isothermal and cyclic oxidizing experiments.Acoustic emission(AE)technique was used to study the size and number distribution of defects at the oxide/metal interface.Laser Raman microscopy was also used to study the stress status of oxide scales formed on nickel with and without yttrium.The main reason for the improvement in anti-oxidation and adhesion of oxide scale was that Yimplantation greatly reduced the grain size of NiO and lowered the compressive stress within the scale.In the meantime,Y-implantation inhibited ion diffusion rate in the oxide scale and reduced the size and number of interfacial defects,hence remarkably enhanced the adhesion of protective NiO oxide scale formed on nickel substrate.     

微小尺度流动应力波动尺度效应

通过对常温下具有不同晶粒直径的微型铜圆柱体进行镦粗实验,研究了微小尺度下流动应力波动尺度效应现象.结果表明,在应变量相同条件下,流动应力波动幅度随晶粒尺寸的增大而线性增大;在晶粒尺寸相同条件下,流动应力波动幅度随应变量的增大而增大.基于晶体塑性理论及数理统计理论,建立了流动应力波动幅度与晶粒尺寸和坯料几何尺寸间的关系.     

HDDR法制备高矫顽力NdFeB磁粉及其微观研究

通过ＨＤＤＲ法制备出内禀矫顽力达到１２００ｋＡ／ｍ的ＮｄＦｅＢ各向同性粘结磁体，探讨了温度、时间抽速等工艺参数对获取高矫顽力的作用，并对原始晶粒尺寸的影响作了初步研究。     

磨料流光整加工性研究

对磨料特性及其加工性进行了系统的研究,实验结果表明：在低速范围内,流动指数较小的磨料加工效果较好。磨料粘度及磨粒含量增加,均能提高加工效果,但流动性变差。磨粒粒度增大也可提高加工效果,其选择应取决于初始表面糙度值。     

集料性状对高强混凝土断裂和声发射特性的影响

计算不同粗集料粒径、不同集料体积率和不同种类粗集料混凝土断裂能和断裂韧性；测试混凝土断裂时的声发射事件数；分析了集料性状对混凝土断裂性能的影响以及声发射事件数和断裂性能的关系。     

振动焊接对焊件疲劳寿命的影响及机理分析

对机械振动焊接试板与常规埋弧自动焊接试板进行了残余应力测试、金相观察及疲劳试验 ,研究了机械振动焊接对焊件疲劳寿命的影响 .结果表明 ,机械振动焊接可降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织 ,提高焊件疲劳寿命 .在本试验条件下 ,纵向残余应力降低 43% ,横向残余应力降低 2 5% ;振动焊接试样热影响区的晶粒度为 5级 ,而常规埋弧自动焊接试样热影响区的晶粒度为 3级 ;振动焊接试样的疲劳寿命提高 35% .并应用金属疲劳理论分析了振动焊接提高焊件疲劳寿命的内在本质