岩石动态断裂韧性测试的失稳判据研究

根据应力强度因子和断裂韧性的定义,研究并分析了应力强度因子的影响因素;表明试件的几何尺寸和物质材料的应力强度水平对应力强度因子起着决定性因素。辨明了起裂韧性、断裂韧性和止裂韧性的区别与联系;针对断裂K准则,提出了动态断裂韧性测试中的失稳判据,即dσ/dt=0,得到了试件所受的最大载荷对应于裂纹的失稳判据;并通过SHPB冲击装置,对这个失稳判据进行了验证。发现在8.0×10~4到35×10~4MPa·m~(1/2)s~(-1)的加载速率范围内,试验所用玄武岩的动态断裂韧性随着加载速率的增大而增大的规律。     

基于小冲杆试验的X80管道钢断裂韧性研究

以X80管道钢为研究对象开展基于小冲杆试验的断裂韧性研究.设计一种环形缺口小冲杆试样,建立环形缺口位置、关键几何参数确定方法,基于所设计试样开展试验及数值模拟,在数值模拟可靠性验证基础上判断试样的起裂位移,结合围线积分方法确定基于小冲杆试验的断裂韧性,并与标准断裂韧性试验所得结果进行关联.结果 表明:所提出的以最大等效...     

岩石静态与动态断裂韧性的宏细观试验

基于直切槽半圆盘弯曲（notched semi-circle bend,NSCB）试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静态断裂韧度值的1.3~2.6倍。采用不同表面形貌刻画技术（SEM、激光共聚焦显微镜、高速摄像机等）对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得了岩石表面的三维重构及其粗糙度,其静态和动态断裂都是呈I型裂纹拉伸破坏模式,动态与静态裂纹扩展差异的原因在于应力波在岩样内部界面处的来回反射,诱导微裂纹的萌生、汇合与贯通;裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合。岩石静态与动态行为的本质区别是：材料在动态加载时所表现出来的率效应（惯性效应）,与材料自身由物理、几何引起的结构效应,此两类效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性。     

X65管线钢的动态断裂行为研究

采用热激活方法研究了X65管线钢的动态断裂韧性以及温度效应,研究结果表明：该材料的断裂韧性随加载速率提高而降低,存在由加载速率引起的韧脆转化,升高温度将使这一转化向高速区移动,通过热激活分析,获得了断裂激活能以及与温充和加载速率相关的定量化关系,该关系可以预测一定温度和速率范围的断裂韧性,同时在固定的速率下,该关系较好地预测了止裂韧性与温度的关系,从而为用小试样测试止裂韧性指出了可能性。     

低温环境下复合材料层板动态断裂韧性的实验研究

利用ＭＴＳ材料试验机和自制的低温实验装置,研究了玻璃布－环氧层板（ＧＦＲＰ）在０℃、－３０℃低温环境下的动态断裂性能。采用ＷＥＫ断裂模型来预测低温环境下ＧＦＲＰ材料的动态断裂韧性,给出了具体的实验测试步骤和理论分析方法。同时测定了单边切口试样拉伸情况下的断裂功,和ＷＥＫ模型计算值进行比较,这两种方法都反映出温度和加载速率的改变对玻璃布－环氧层板材料的断裂性能有明显的影响。在低温环境下,当应变速率提高时,断裂性能明显增强;和室温情形相比,在低温环境下,ＧＦＲＰ材料的断裂性能有所提高     

高温断裂韧性的温度和应变速率效应

对 2 0 g钢高温断裂韧性的温度和应变速率效应进行了试验研究·在 40 0℃和 5 0 0℃温度下 ,分别测量了几种应变速率下 2 0 g钢的Ji 值·试验结果表明 ,Ji 值随应变速率的增大而有较大幅度的降低 ;在同一应变速率下 ,温度 40 0℃时的Ji 值小于 5 0 0℃时的Ji 值·为了对压力容器在高温短期负载环境下的安全性作出正确的评价 ,有必要通过高温断裂韧性试验 ,测出相应的高温断裂韧性值     

海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性的试验研究

对海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性进行了试验研究，测定了５种温度下Ａ１３１钢焊接接头临界ＣＴＯＤ值的统计特征参数，应用最小二乘法和Ｋ－Ｓ检验法证实不同温度下临界ＣＴＯＤ值均服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，并估计了相应的分布参数。在此基础上，首次获得了Ａ１３１钢焊接接头Ｐ－Ｔ－δｃ曲线，这为海洋结构缺陷评定和断裂安全可靠性分析提供了基础数据。     

TC4合金静动态断裂韧性KIC、KId相关性研究

对TCA钛合金经不同热处理后,平面应变断裂韧性KIC、动态断裂韧性KId及拉伸性能σP0.2的相关性进行了研究,给出了三者间的经验关系式。     

电解低钛铝制备A356合金动态断裂韧性研究

以工业纯铝、2种不同含钛量的电解低钛铝等为原料,在实验室条件下制备了3种不同钛含量的A356铝合金,对这3种合金在高速加载条件下的动态断裂韧性进行了测试研究.结果表明,在所试验的温度范围内,3种合金均表现为脆性断裂特征,动态断裂韧性随钛含量的增加而增加,特别是当钛质量分数在0.20%以上时表现得更为明显,合金的低温动态断裂韧性均优于室温动态断裂韧性,当温度达到95℃时,所有合金的动态断裂韧性达到峰值,当温度超过150℃时,动态断裂韧性均显著下降,并且不同合金的动态断裂韧性差别缩小,电解加钛方式和通过含钛中间合金加钛方式对合金的动态断裂韧性没有明显影响.     

海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性的试验研究

对海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性进行了试验研究，测定了５种温度下Ａ１３１钢焊接接头临界ＣＴＯＤ值的统计特征多数，应用最小二乘法和Ｋ－Ｓ检验法证实不同温度下临界ＣＴＯＤ值均服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，并估计了相应的分布参数．在此基础上，首次获得Ａ１３１钢焊接接头Ｐ－Ｔ－δｃ曲线，这为海洋结构缺陷评定和断裂安全可靠性分析提供了基础数据．     

岩石材料动态断裂韧性的实验研究

为了研究岩石类材料的动态力学性能及动态破坏机理,防止出现岩石爆裂造成灾难性破坏,根据中心裂纹圆盘试件断裂韧性测试方法和分离式霍普金森压杆的基本原理,在SHPB装置上测试了花岗岩的动态断裂韧性。对测试结果按照SHPB基本原理进行处理,以试件两端平均载荷带入准静态公式得到动态断裂韧性。处理结果表明,用试件两端平均载荷获得岩石动态断裂韧性的实验方法有效的;花岗岩的动态断裂韧性具有加载速率相关性,随着加载速率的增加断裂韧性增大。     

钢纤维增强聚合物改性高强混凝土断裂韧性的试验研究

为研究混凝土材料的抗裂性能,针对新型桥梁建筑材料———钢纤维增强聚合物改性高强混凝土(SFRPMHC),基于边界效应模型,提出用不同边界条件试件确定无尺寸效应断裂韧性的测试方法,并通过6组不同钢纤维及聚合物含量、3种不同缝高比的预制开口试件的验证,研究了材料组份对断裂韧性的影响规律.结果表明直接由试验确定的名义断裂韧性仍有尺寸效应,边界效应模型可较好描述这一规律;随钢纤维含量的增加,混凝土抗压、抗拉强度及失稳断裂韧性均线性增大,而起裂断裂韧性提高不明显;聚合物含量越大,材料抗压强度和断裂韧性也略有增大.     

岩石断裂韧性测试中的若干问题

本文分析了加载系统的刚度对岩石断裂韧性的影响，探讨了岩石断裂韧度的依时性，并对岩石断裂中的非奇应力效应进行了分析．     

冲击功与COD转变温度的相关关系

对普通C-Mn钢,Cr-Mo钢和三种焊缝金属进行了系列温度示波冲击试验,COD试验和屈服强度的测定,通过对实验结果的分析发现,中低强结构钢和焊缝金属的冲击韧性和断裂韧性的延脆转变温度之间存在着统一的相关关系,即试验材料的两韧性的延脆转变温度迁移量与材料的应变速率敏感性呈线性关系。因此,推荐了工程上用冲击韧性推测断裂韧性的方法,并指出这一相关关系存在的内在原因是不同试验材料的缺口冲击试样和裂纹静载试样在延性断裂过程、解理的力学条件以及解理微观机制这三个方面的相似性。     

砾粒掺入对黏土断裂韧度的影响

以探究土体断裂韧度特性为目的,采用改进后的标准三点弯曲试验,消除了自重对试验结果的影响,在掺入不同含量和不同粒径大小的砾粒的情况下,制备相同含水率、干密度和初始裂缝的试样,测试其断裂韧度的变化以及观察裂缝扩展规律.结果表明:当掺入砂砾含量在0%~20%的时候,断裂韧度随着砂砾含量的增高而逐渐降低;当掺入砂砾的粒径在2~40mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其断裂韧度随着掺入粒径的增加而增加;当掺入砂砾的粒径在0.75~2mm的时候,在相同砂砾含量情况下,其粒径大小对断裂韧度值没有明显影响;掺入颗粒的粒径大小会影响裂缝的扩展方向和发育数量,与掺入粗砾的试样相比较,掺入细砂的试样在裂缝区域更易于出现细小的网状裂纹,而掺入粗砾试样中的裂缝在扩展过程中更容易出现弯折现象.     

用短棒试件测定岩石的动静态断裂韧度

采用自行设计的加载压头和粘接在V形切口短棒岩石断裂韧度试件上的2个半圆形钢片,实现了通过压头施加压缩载荷从而使裂纹尖端承受拉仲载荷的目的。用这种方法可测定岩石的断裂韧度。特别是可以在分离式霍布金生压杆装置上较方便地测定应力波加载时岩石的动态断裂韧度。研究了加载率对岩石断裂韧度等材料性能的影响,并给出大理岩动静态断裂韧度的测定结果。     

纤维增强砂浆的断裂韧度K_(1C)试验研究

利用柔度法测定了不同龄期、不同配方下纤维增强砂浆试样的断裂韧度 KIC,得到了掺入纤维可使材料韧性增强的结论。     

不同应力状态下弹塑性材料动态起裂韧度的实验研究

由一维实验原理,利用冲击拉伸实验装置对周边切口的Lyl2cz铝合金短圆柱试件进行冲击拉伸加载,并推广Rice远场J积分公式,由试件两端的平均载荷—相对位移曲线来计算J积分,用起裂点处的J积分来表征弹塑性材料的动态起裂韧度JID,初步形成了一套平面应变型弹塑性材料动态起裂韧度的表征与测试方法．实验所获得的动态起裂韧度JID是与试件尺寸无关的材料常数,且比平面应力状态下的动态起裂韧度低,结果的离散性也很小．实验结果表明,该实验和测试方法比较合理可靠．