铁素体-珠光体钢中的疲劳裂纹扩展行为

在扫描电镜下对两种铁素体－珠光体钢中的低周疲劳裂纹扩展进行了动态原位观察，发现疲劳裂纹只在铁素体中扩展，而珠光体晶团阻碍其扩展．提出疲劳裂纹扩展的形态及方式与材料的疲劳裂纹扩展阻力之间存在着一定的关系．     

初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的细观力学分析

通过长条形孔洞附近的局部应力应变分布的细观有限元模拟计算,对初始损伤影响钢的低温解理断裂韧性的原因进行了研究.计算结果表明,预加载时引入的长条形孔洞缺陷在后续低温加载时,其前端产生了局部高应力应变集中,促使了解理裂纹的形核(pε≥pεc)和扩展(yσy≥fσ),使解理发生在较低的载荷下,引起了韧性的降低.随预载荷比P0/Pgy的增加,材料中的损伤量和损伤孔洞的尺寸增大,引起的局部高应力应变集中程度增大,可促使解理发生在更低的载荷下.这就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的缺口解理断裂韧性Pf/Pgy降低的细观力学原因.     

铁素体球铁和珠光体球铁疲劳断口形貌的研究

借助于扫描电镜,对铁素体球铁、珠光体球铁常温下旋转弯曲疲劳断口进行了大量观察和分析,确认“穿晶疲劳组织特征”是球铁疲劳断口的显著形貌特征;滑移线条是“穿晶疲劳组织特征”的主要细节形态。     

铁素体和珠光体含量影响变形过程的原位研究

在扫描电镜下原位观察了两种钢的拉伸变形过程,两种钢分别为以铁素体为主、含少量珠光体的纯净高强钢和以珠光体为主、含少量先共析铁素体的车轮钢.纯净钢拉伸时,不论试样厚度满足平面应变与否,均以铁素体的滑移变形为主,并最终导致韧性开裂,裂纹连续扩展,少量的珠光体对整个变形断裂过程几乎没有影响;断口呈现韧窝状.对于车轮钢,当试样厚度很薄不满足平面应变条件时,尽管先共析铁素体很少,拉伸时,仍以先共析铁素体的变形为先导过程,并在先共析铁素体与珠光体的界面处优先开裂,成为不连续微裂纹,断口呈现韧窝和准解理两种混合特征;当试样厚度满足平面应变条件时,则以珠光体中渗碳体片层的脆性开裂为主,断口呈现准解理特征.     

珠光体对铁素体动态再结晶的影响

利用Gleeble 1500热模拟实验机进行单轴压缩实验,研究了工业纯铁和两种不同含碳量的低碳钢在700℃、不同应变速率条件下的热变形行为.实验结果表明,变形组织中的珠光体对铁素体动态再结晶行为具有重要影响,即增加钢中珠光体含量,可以促进铁素体动态再结晶过程的发生和发展,使得可以发生铁素体动态再结晶的应变速率范围变宽.     

裂纹试样尺寸对局部解理断裂应力σf的影响

应用弹塑性有限元计算了3种不同尺寸COD试样裂尖前的应力分布.在不同温度下进行了拉伸和COD试验.通过精确测量起裂源距钝化裂尖前的距离,测定了局部解理断裂应力σf.结果表明,在一定范围内随裂纹深度a/h,试样高度h和试验温度的增加,COD和断裂载荷Pf明显变化,而σf基本不变.σf是一个稳定的材料本质参数,它的值不随裂纹试样尺寸变化.     

裂纹尖端三维变形场的细观力学研究

裂纹尖端的变形在裂纹萌生和扩展过程中起着重要的作用。本文从理论上讨论了裂纹尖端面内变形场 ,对理论解和级数解作了比较 ,结果表明该级数解收敛很快 ,取到第 3项已接近理论解。通过试验测量了裂纹尖端的三维变形场 ,分别将面内变形场和离面变形场与理论面内变形场和有限元计算的离面变形场作了比较。表明裂纹尖端 3个方向的变形同时存在 ,在细观水平上均不能忽略     

缺口夹角对细观解理断裂应力的影响

用弹塑性有限元 (FEM)方法分析了 C- Mn钢不同缺口夹角 4点弯曲试样(4 PB)缺口前的应力 -应变场分布 .精确测量了解理起裂源距缺口根部的距离和细观解理断裂应力σf.结果表明 :当缺口夹角从 10°增加到 90°时 ,断裂时的高应力、应变分布产生了明显变化 ,而σf 值相对保持不变 ;解理的临界事件也没有变化 ,表现为铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入邻近基体 .因而 σf 主要由临界裂纹的长度决定 ,缺口夹角及与其相关的高应力体积对σf 的值几乎没有影响     

铁素体珠光体球铁强度和延伸率的计算细观力学分析

本文基于计算细观力学方法,用有限元网格模拟球铁细观结构,将搞拉强度判据和延伸率判据引入轴对称弹塑性大应变有限元程序,计算了在球墨体积百分数为12.566％、球化良好、分布均匀条件下。不同细观结构球铁的抗拉强度和延伸率。结果表明:(1)铁素体含量是影响铁素体球光体球铁抗拉强度的主要因素,其关系可用线性或双线性公式表示:(2)当球铁中铁素体含量在50％以上时,延伸率随铁素体含量增加而迅速增大;(3)当铁素体含量在50％以下时,延伸率主要由球光体组织性能控制,并受到铁素体分布形态的较大影响,以铁素体呈破碎状分布为优;(4)在一定尺寸范围内,球墨直径增大,将使铁素体球铁抗拉强度和延伸率提高;对球光体球铁,则使延伸率略为下降(小于1％),而抗拉强度提高。     

正交各向异性材料中微裂纹的最大屏蔽效应

通过对正交各向异性材料中不同的微裂纹屏蔽源泉的分析，发现在Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ所指出的屏蔽效应的第２个源泉（即微裂纹形成引起的残余应力释放导致应力场的再分布）中，还应计及微裂纹形成引起的远场应力在微裂纹处产生的应力场的释放（可称为诱导应力），从而应重新考虑应力场的分布，在文中所研究的各向异性脆性材料中，在计及诱导应力释放对应力场的影响及局部材料刚度下降的影响时，当微裂纹倾角与微裂纹处的最大拉应力方向垂直时，微裂纹对主裂纹的屏蔽效应达到最大值，该结果与Ｏｒｔｉｚ在连续损伤力学的构架下得到的结果一致．     

连续辊弯成形过程模拟研究

以现场典型产品为研究对象,模拟板带连续冷弯成形过程,基于有限元分析软件,开发冷弯成形过程仿真软件.ANSYS-LSDYNA显式动力学非线性模拟结果表明,冷弯成形过程第一部分型钢等效应力模拟平均值与实验值吻合,弯角变形区塑性等效应变随道次变化情况模拟结果表明,中间道次变形分配欠均匀,辊花工艺尚需优化.     

高强度钢冷弯成型过程应力状态模拟分析

运用有限元分析软件对不同工艺下的高强度钢冷弯成型过程应力、应变状态进行模拟分析。结果表明,所作的有限元应力、应变状态模拟符合实际成型情况;3种不同成型道次中,4道次成型为最佳成型道次;上轧辊角大于成型角4°可最大限度地减小残余轧制应力。     

Predication of Plastic Flow Characteristics in Ferrite/Pearlite Steel Using a Fern Unit Cell Method

The flow stress of ferrite/pearlite steel under uni-axial tension was simulated with finite element method (FEM) by applying commercial software MARC/MENTAT. Flow stress curves of ferrite/pearlite steels were calculated based on unit cell model. The effects of volume fraction, distribution and the aspect ratio of pearlite on tensile properties have been investigated.     

机车车轴齿轮压装机机架的有限元分析

对车轴齿轮压装机机架进行有限元分析,给出了变形分布图和应力分布图,找到结构的薄弱环节,为改进提供了理论依据.     

初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响

中碳钢温变形过程的组织演变包含铁素体动态回复、再结晶和渗碳体的析出球化等过程.采用Gleeble1500热模拟试验机研究了初始组织形态对含碳0.48%(质量分数)的中碳钢在温变形中上述复杂过程的影响.结果表明:初始组织为珠光体 先共析铁素体的试样在温加工变形中渗碳体层片发生了扭折、溶断到逐渐球化的过程,在铁素体回复再结晶的同时伴随着细小弥散的渗碳体颗粒从过饱和铁素体中析出,得到微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的复相组织,但等轴状铁素体晶粒与弥散的渗碳体颗粒沿变形方向呈带状不均匀分布.温加工变形促进初始组织为马氏体的中碳钢中渗碳体析出和铁素体回复与再结晶.由于初始条件下碳的分布在微观尺度下相对均匀,变形后获得细小等轴铁素体与均匀分布颗粒状渗碳体的组织.     

单向应力状态点分析在工程测试中的应用研究

应用材料的应力状态分析理论,在几何形状复杂的工程构件中找到一些靠近棱边的特殊位置点,其在不受表面力时处于单向应力状态,且主应力方向与棱边平行,因此可以方便地测量出这些点的应力应变。在此基础上,将测试结果与有限元仿真结果进行对比分析,有助于对理论模型的有效性和可靠性进行判定。     

植筋系统力学性能的有限元分析

针对植筋系统某一点的应力不易测得的情况,利用ANSYS软件建立植筋有限元模型,在相同载荷和不同载荷条件下分别对不同锚固深度的植筋系统的力学性能进行有限元分析。结果表明,无论载荷是否相同,混凝土和钢筋中的von mises应力均由底部向上逐渐增大,最大值发生在锚固孔口处;随着锚固长度的增加,混凝土中的最大von mises应力有减小的趋势;植筋系统的破坏形态不仅与钢筋的锚固长度有关,还与钢筋的屈服强度和混凝土受到的约束有关。该研究为植筋的设计与施工提供了有益参考。     

船用发动机曲轴单拐的塑性成形仿真分析

以船用发动机曲轴单拐为研究对象,通过Solid Works软件建立曲轴单拐锻造过程中毛坯、模具的三维模型,在金属塑性成形CAE软件DEFROM-3D平台上进行模拟仿真,以探究不同应变速率、温度下金属塑性变形过程中的金属内部流变应力与外部变形条件之间的关系,并对所得的数据进行了科学分析.分析结果表明:当应变速率为定值时,预设温度越高,应力-应变曲线则相对降低;当毛坯温度一定时,应变速率越高则试样内部流变应力越大,抗疲劳强度越差.该结果也为下一步的优化设计提供理论依据.     

初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的细观力学分析

通过力学参数测量和微观观察研究了初始损伤对钢的延性起裂韧性影响.研究结果表明,随钢组织在预加载荷中产生的微孔洞初始损伤量的增加,其延性起裂韧性降低.并进一步对初始损伤孔洞在后续加载中的演化行为的细观有限元力学进行模拟计算及微孔洞初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的机理进行了研究.计算结果表明,初始大尺寸孔洞长大速度比较快,且在这些孔洞之间存在变形局部化,容易诱发二次小孔洞的形核和长大,从而使一次初始大孔洞连接,使材料延性起裂,因而大尺寸初始损伤孔洞主导了材料的延性起裂.随初始损伤量的增加,大尺寸孔洞的数量和尺寸增加,使孔洞聚合(延性起裂)时的应变降低,这也就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的延性起裂韧性Pi/Pgy降低的细观力学原因.