铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析.研究结果表明,铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同.铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关;在载荷很小时产生微裂纹,随着载荷的增加,微裂纹扩展,微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹,直至各裂纹连接使试件整体断裂.     

平行双裂纹应力强度因子的计算方法

为了快速、方便地估算多裂纹尖端的应力强度因子,以承受均匀拉伸载荷的含平行双裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移量确定平行双裂纹尖端应力强度因子的新方法.该方法以单裂纹问题中最大张口位移与应力强度因子间的函数关系为基础,考虑了平行双裂纹的垂向、纵向裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出纵向间距比为0时不同裂纹长度比下与垂向间距比相关的修正系数表达式,并进一步分析了裂纹纵向间距比对双裂纹尖端应力强度因子的影响,最终建立了平行双裂纹应力强度因子的简便方法.     

用数字散斑相关方法研究竹材在拉伸载荷下的断裂行为

用数字散斑相关方法(DSCM)实验研究了无预制裂纹的毛竹试件在拉伸载荷下的断裂行为.基于试件表面的图像以及DSCM测量的位移场和应变场,分析和总结了竹材的断裂失效模式和破坏机理,定量测量了竹材的断裂韧性.研究发现竹材试件在拉伸时先在竹黄部分出现横向裂纹,此裂纹进而向竹肉横向稳定扩展,加载继续进行时裂纹会突然转为纵向并发生失稳扩展,使试件沿纤维方向破坏.通过DSCM测量得到的位移场获得了裂纹的临界张开位移,计算得到实验用竹材的断裂韧性KⅠc=4.2MPa.m0.5.     

橡胶-钢双材料界面断裂的非线性有限元分析

采用双剪切试件对橡胶—钢双材料的断裂问题进行有限元分析,得到的试件变形与实验结果吻合较好,同时分析了其界面应力,计算出了不同裂纹深度、不同载荷下的撕裂能,并得出了撕裂能随裂纹深度和载荷的变化关系.     

三维编织碳/碳复合材料高温力学及疲劳试验研究

在大气环境下,对有抗氧化涂层的非切边和切边三维(3D)四向碳/碳复合材料在室温、800和900℃下进行编织纵向拉伸试验,得到了相应工况下的弹性模量、拉伸强度以及应力-应变曲线;在800℃下对两种试件进行编织纵向拉/拉疲劳试验,得到了疲劳寿命数据以及剩余刚度随循环载荷的变化规律。采用扫描电子显微镜(SEM)对破坏后的试件断口进行观察研究,分析材料拉伸破坏机制以及疲劳破坏机制。结果表明:三维四向碳/碳复合材料的拉伸强度和弹性模量随着温度的升高而增大,非切边试件的力学性能优于切边试件;三维四向碳/碳复合材料剩余刚度随循环载荷先增加而后减小;材料的拉伸破坏形式以纤维拉伸为主,温度升高后,断口出现纤维束成簇拔出现象,疲劳破坏形式以纤维拉伸为主并伴随一定的纤维簇拔出和基体分层现象。     

双缝混凝土三点弯曲梁断裂性能试验

为了研究双缝混凝土三点弯曲梁的断裂性能,分别对初始缝高比为0.4的单缝,主缝缝高比为0.4、次缝缝高比为0.2～0.4及主次缝间距为120 mm和160 mm的双缝标准混凝土三点弯曲梁,共24个试件进行了试验研究。基于双K断裂理论,分析了次缝缝高比及主次缝间距对实测的荷载-裂缝张口位移P-δ曲线的影响。结果表明:随着次缝缝高比的增大,试件的起裂荷载从4.65 kN增至7.12 kN,增大53.1%,最大荷载从7.37 kN增至8.22 kN,增大11.5%;随着主次缝间距的增大,试件的起裂荷载、最大荷载及其比值均同步先增大后减小,且当主次缝间距为80 mm时,均达到最大。相比单缝试件,次缝缝高比越大,实测P-δ曲线线性段的斜率越高,主次缝间距越大,P-δ曲线线性段的斜率越小。     

冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验.基于冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律.结果表明:不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长.由此得出结论:当缺口角度对含裂纹缺口构件的动态断裂有一定影响,当缺口角度小于90°时影响不显著,当缺口角度大于90°时起裂难度显著增加.     

预制裂纹脆性材料断裂机理的研究

本文在XPK—6型矿相显微镜下,对单一裂纹,双裂纹和三裂纹试件的断裂过程进行了比较详细的观察分析。试验结果表明:不同数量,间距和排列方式的裂纹,对试件的断裂过程有不同的影响,三裂纹试件的裂纹开裂传播和扩展过程与双裂纹试件基本相同。     

陶瓷三点弯曲切口梁断裂实验与承载力分析

为探讨带切口陶瓷试件的最大承载力计算方法,采用实验机对7种不同切口尺寸的粗瓷矩形截面梁试件和4种切口尺寸的细瓷试件进行了三点弯曲加载实验,得到了各个试件的载荷一加载点位移关系曲线,并由实验最大载荷值和预制裂纹尺寸计算了其应力强度因子。通过黏聚裂纹模型和双K断裂准则计算弯曲切口梁的承载力,再由恒定应力强度因子计算该结构的承载力,并分别与实验载荷作比较。结果表明,由黏聚裂纹理论和双K断裂准则得到的计算值与实验结果符合较好。     

6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头拉伸断裂实验研究

针对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头力学性能开展了实验研究,首先通过显微观测分析了T型接头的缺陷特征,随后进行了沿蒙皮板方向和沿支撑板方向的宏观拉伸实验,利用数字图像相关(DIC)方法研究了接头的拉伸断裂行为.实验结果表明,焊接接头中均存在弱连接缺陷,且弱连接缺陷是导致接头沿筋板断裂的主要原因.沿蒙皮板方向拉伸时,接头的强度受焊接参数的影响不大,且其断裂主要是由热影响区(HAZ)材料软化且两侧材料强度差异较大所引起;沿支撑板方向拉伸时,试件首先在弱连接缺陷处萌生裂纹,裂纹在载荷作用下沿弱连接所在的方向扩展,并在试件另一侧靠近筋板处产生明显的应力集中区域,最终试件发生剪切断裂失效.此外,接头沿筋板方向抗拉强度随焊接转速的增加有增大趋势.