残余压力场下的疲劳裂纹扩展特性

以１６Ｍｎ钢焊接接头为研究对象，对焊接残余压应力场下的疲劳裂纹扩展特性进行了研究．测定了应力比为０．２，０．４，０．６条件下，母材、热影响区、焊缝的疲劳裂纹扩展速率，同时对残余压应力场的变化情况进行了分析和研究，提出了预测１６Ｍｎ钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率的数学模型     

残余压应力场中疲劳短裂纹扩展速率的预测

通过对Newman中心孔裂纹闭合模型加以改进,引入经有限元分析计算得到的残余应力再分布曲线,建立了用于单边圆缺口短裂纹闭合力及扩展速率预测的改进模型。为了验证模型的合理性,对40Cr调质态板状试样的缺口部位进行喷丸,测定裂纹扩展时的残余应力再分布,实测短裂纹的闭合力及扩展速率。结果表明,模型计算与实验测定符合较好。残余压应力提高了裂纹闭合力,减小了最大应力强度因子,从而降低了有效应力强度因子幅值,使裂纹扩展速率下降。     

焊接残余应力对裂纹闭合与疲劳裂纹扩展速率的影响

本文试验研究了ＷＸ６０管线钢及其焊接接头中的疲劳裂纹扩展速率、裂纹闭合行 为及焊接残余应力的分布与变化特点。得到了两种试件中的ｄａ／ｄＮ～　Ｋ及ｄａ／ｄＮ～ 　Ｋｅｆｆ关系．发现两种试件中裂纹闭合的程度和原因是不同的。在焊接试件中有显著的 裂纹闭合现象，其原因是焊接残余应力的作用。而在管线钢基材中裂纹闭合现象较小， 闭合原因是裂纹尖端尾部的残余塑性变形。本文论证了用ｄａ／ｄＮ～　Ｋｅｆｆ来估算焊件 疲劳寿命的合理性。     

静载压痕残余应力测量的简化模型

采用三维八结点等参元的有限元数值分析方法,对静载压痕残余应力测量的力学模型进行了简化,对其弹塑性变形过程进行了理论分析。结果表明,在一定的试验条件下,测点的轴向应变增量与其所受轴向应力间存在良好的线性关系,同时对试验参数进行了优化。     

横向裂纹损伤扩展特性分析

文章对典型铺设的［０２／±４５２／９０２］ｓ碳／环氧复合材料层板中的典型损伤状态进行了实验观测，建立了横向裂纹扩展的三维有限元分析模型。结果表明，横向裂纹是层板的主要损伤型式，横向裂纹的出现能够改变无损伤状态时层板的层间应力分布状态，对分层出现的位置起决定性影响。     

对称楔形压头作用下玻璃裂纹的产生及扩展规律

玻璃在各个尖端科技中的应用越来越广泛,对其加工精度的要求也愈来愈高,玻璃切削因能高效、低成本获得各种形状的精密玻璃零件而日益受到重视,为了获得高精度的加工表面,便于刀具设计和切削参数选择,本文中研究了玻璃在对称楔形压头作用下的裂纹产生和扩展规律．研究结果表明,采用楔角在30^。～120^。之间的对称楔印压玻璃时,玻璃裂纹的产生和扩展规律是相同的;采用楔角等于或大于150^。的对称楔印压玻璃时,裂纹的产生及扩展规律具有特殊性．文中还研究了采用楔角在30^。～120^。之间的对称楔印压玻璃时,中位裂纹长度与载荷的关系．     

铝质陶瓷在热应力下裂纹形成及扩展的声发射表征

本文将声发射技术应用于陶瓷材料研究领域，通过由传感器，前置放大器，滤波器，主放大器，信号形成器，时基计数器组成的声发射检测系统，精确地测定了陶瓷材料在热应力作用下裂纹生长，扩展的动态过程；发现陶瓷材料在冷却过程中声发射计数率的峰值约为加热过程的４００倍，陶瓷材料在热应力下微裂纹的形成，生长主要发生在冷却过程中；当晶粒尺寸减小时，材料的微裂纹扩展，蔓延逐渐被抑制在较小的范围内。     

玻璃陶瓷在不同介质中的静疲劳特性

本文对一种典型可切削玻璃陶瓷的静疲劳行为进行了研究，研究了材料在空气、水、煤油中疲劳断裂。实验结果表明，三种介质中，裂纹在煤油中扩展速率最低，水中裂纹扩展速率最大。     

工程陶瓷磨削裂纹形成过程研究

利用单金刚石磨粒磨削模型,根据弹性理论中的空间问题,分别考虑法向磨削分力和切向磨削分力,建立了陶瓷材料单金刚石磨粒磨削的理论模型。在压痕断裂力学基础上,分析了磨粒作用下陶瓷材料的应力状态,论证了陶瓷材料磨削裂纹的形成过程和产生位置,指出在磨粒运动的前下方,第二主应力是产生沿磨削方向裂纹的主要原因;在磨粒运动的后方,第一主应力是产生垂直于磨削方向裂纹的主要因素。     

ZrO2层状复合陶瓷压痕开裂力学分析

在ZrO2层状复合陶瓷中,压痕裂纹的形成除了因塑性区体积变化产生的残余应力外,还与相变应力有关.此外,界面压应力对表面裂纹具有较大的抑制作用.传统的压痕法公式忽略了压痕底下相变应力和界面压应力对压痕开裂和试样断裂的贡献,得到的数据偏小,不能真实反映ZrO2层状复合陶瓷断裂韧性大小.用Indentation-fracture 法测ZrO2层状复合陶瓷的断裂韧性更接近真实值.     

Influence of Residual Stress on the Elastic-plastic Response to Indentation

The indentation method is useful in determining the residual stress according to the elastic-plastic properties of materials. So the effect of the residual stress on the elastic-plastic indentation properties of materials was studied by using the finite element method to find better indentation parameters which are strongly induced by the residual stress. The results show that load-depth curve, plastic pile-up, indentation shape, indentation contact stress and indentation residual stress are affected by different residual stress, and these parameters can be used to deduce the residual stress. Also, a special indentation equipment was developed to analyze the elastic-plastic properties of materials with different residual stress, and the experimental results show a good agreement with the FEM results. For practical application, the elastic-plastic indentation properties of materials with unknown residual stress could be obtained by the developed equipment to deduce the residual stress comprehensively.     

可切削玻璃陶瓷的透明玻璃形成及云母析晶

基于SiO2MgOAl2O3K2OCaOB2O3F系可切削玻璃陶瓷,进行了成分对透明玻璃的形成与云母析晶影响的研究·结果表明,通过适当调整K2O,CaO含量及比例,既可防止失透,又能获得大量的云母相·在CaO稳定作用下,ZrO2的加入可抑制云母晶体的长大,并在室温仍可保留较多的四方相ZrO2,大大提高了云母玻璃陶瓷的强度·     

玻璃布增强PC复合材料分层裂纹的扩展行为

利用光学显微镜原位研究在Ⅰ型动态加载下玻璃布增强ＰＣ复合材料层板的分层断裂过程及其微观机理．结果表明，分层损伤微裂纹易萌生在平行于裂纹扩展方向的纱线束和交织面内．在层板边缘，主裂纹可沿经纱的方向穿过经纱和纬纱的交织面向前扩展，造成织物分隔．随裂纹张开位移的增大，纬纱才回到原织物平面内．     

短碳纤维增强玻璃陶瓷氧化行为的研究

研究了单向短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的氧化行为．结果表明：短碳纤维复合材料氧化随时间的变化符合抛物线规律,基体对短纤维的包裹在一定程度上减缓了后期氧化速率;氧化造成复合材料弯曲性能衰减比氧化质量损失快;氧化过程中氧的扩散主要通过复合材料中的基体裂纹、气孔以及纤维氧化反应后所留下的通道进行气态扩散．     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

I型平面应力准静态稳恒裂纹扩展

根据Ｊ２流动理论并采用有限元法分析了小范围屈服条件下，各向同性幂强化材料及理想塑性材料中的准静态Ｉ型平面应力稳恒裂纹扩展问题。计算结果表明，与平面应变情况不同，对于平面应力稳恒裂纹扩展，材料的强化指数Ｎ对塑性区形状有显著影响。对理想塑性材料，在裂纹延长线上（θ＝０），应变似呈现对数奇异性。计算中未发现有二次塑性区。利用 ＣＯＤ断裂准则得出，应力强度因子比 Ｋｓｓ／Ｋｃ也强烈地依赖于材料常数σ０／Ｇ及强化指数Ｎ。     

青藏铁路路堤纵向裂纹形成与扩展的力学机理

在多年冻土区修建路堤,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,引起地下温度场重新分布,使得路堤两侧的天然地表下多年冻土融沉,造成整个路堤应力场局部出现应力集中,导致路堤的两侧出现了大量的纵长宽大裂纹。这些裂纹在上覆荷载作用,尤其是列车动荷载或者地震作用下,有可能发生路堤的突然沉陷,严重危害行车安全。就路堤应力集中现象来讨论裂纹的形成和扩展力学机理,即裂纹扩展主要受拉应力作用,而裂纹的扩展角受剪应力的控制。