含裂纹钢丝在应力腐蚀作用下的力学性能

为了研究含裂纹高强镀锌钢丝在应力腐蚀作用下的受拉力学性能，根据应力腐蚀试验、静力拉伸试验、电镜实验和有限元模拟的研究数据，建立了含裂纹高强钢丝的力学模型，给出了模型参数的计算方法，并对含裂纹钢丝的应力腐蚀机理和静力受拉性能进行了研究.结果表明，在静力拉伸破坏试验中，应力腐蚀下的含裂纹高强镀锌钢丝的决定性破坏因素是裂纹，刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀的蚀坑，钢丝力学性能的变化是由初始裂纹进一步腐蚀而引起的；当钢丝腐蚀较严重时，钢丝力学性能主要由裂纹及其底部蚀坑决定.     

催化裂化再生器应力腐蚀裂纹"应力因素"在设备制造中的控制

近年来，先后有十几套催化裂化装置再生器、三旋等再生系统设备壳体，在运行过程中，相继发现大量裂纹。这种现象引起了设计、科研单位及生产厂家的高度重视，经过大量的测试及分析研究，其结果具有典型的应力腐蚀裂纹特征，属于应力腐蚀裂纹。作为施工技术人员很好的了解现在催化裂化装置再生器裂纹发生现状及其成因，是非常必要的，有利于我们明确设计用途，在设备制造过程中有效的控制产生应力腐蚀某些成因因素，提高催化装置设备制造的整体水平。     

硫化氢介质中注汽管材的应力腐蚀试验

应力腐蚀门槛值是评价管道抗应力腐蚀能力的重要性能参数。采用胜利油田现场使用的20g、13CrMo44、ST45．8、ST45．8．Ⅵ注汽管材，制作含有预制裂纹的恒位移双悬臂梁（DCB）试件，在H2S介质中进行了应力腐蚀试验，得到4种钢材的应力腐蚀门槛值KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，ST45-Ⅳ钢的KISCC值最大，裂纹扩展速率最小，具有较强的抗应力腐蚀开裂能力。含碳量低、减少块状铁素体，细化组织有利于提高管材抗应力腐蚀的能力，管材在硫化氢介质中的应力腐蚀开裂属于氢致开裂和阳极溶解型混合开裂。     

油田专用蒸汽发生器辐射段炉管爆裂失效分析

从材质，显微组织，断口形貌等方面分析了炉管爆裂的原因，结果表明，水质不良使管子内壁向火面产生严重的氧化腐蚀，腐蚀坑底形成大量微裂纹，在腐蚀和应力的共同作用下裂纹快速扩展导致断裂。     

应力腐蚀裂纹的电涡流法检测及裂纹模型

建立合理的应力腐蚀裂纹模型对于利用电涡流法定量评估裂纹大小起着至关重要的作用。通过对应力腐蚀裂纹的电涡流法检测实验信号与模拟信号的分析,研究了应力腐蚀裂纹的导电性。结果表明,讨论应力腐蚀裂纹的等效电阻比单独讨论等效宽度及等效电导率更有意义。采用应力腐蚀裂纹的分布导电性模型更有利于重建基于电涡流信号的裂纹形貌。     

盐水中疲劳裂纹内的腐蚀产物及其对疲劳裂纹扩展的影响

本文以40MnB、45Cr和42CrMo钢为材料,经淬火、500℃回火后,置于3.5%NaCl的盐水中,试验研究了疲劳裂纹内的腐蚀产物产生的条件和腐蚀产物降低疲劳裂纹扩展速率的机制。试验结果表明:1.使裂纹内连续地产生较多的腐蚀产物的条件之一是裂纹内的盐水中要含有一定量的氧,在疲劳裂纹扩展过程中,裂纹尖端的盐水中因电化学反应消耗掉的氧应得到连续地补充。2.腐蚀产物引起的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的下降,不仅与腐蚀产物引起的“闭合效应”有关,也应与腐蚀产物堵塞了腐蚀介质(特别是氢)向裂纹尖端扩渗,使裂纹尖端一些局部地区成为瞬时真空有关。     

7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口

利用电子显微镜和扫描电镜对7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口进行研究,分析了 7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹的发展过程。结果表明,搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹萌生 于焊核区和热力影响区的交界处并逐渐向热力影响区内部扩展,最终延伸并断裂于热影响区。腐蚀疲劳断 口存在多个裂纹源,裂纹源萌生于腐蚀坑处。腐蚀疲劳裂纹扩展分为低速扩展、稳态扩展和快速亚稳态扩展 3个阶段。在低速扩展阶段,产生了很多点蚀坑。在稳态扩展阶段,腐蚀疲劳具有脆性断裂特征。在快速亚 稳态扩展阶段,循环荷载成为裂纹扩展的主要驱动力而腐蚀作用的影响减弱。腐蚀疲劳裂纹扩展的瞬断区 呈现以脆性断裂为主的断裂特征。     

腐蚀疲劳裂纹扩展的马尔可夫链模型及实验验证

在腐蚀环境下对LY12CZ铝合金试验件进行疲劳裂纹扩展实验,通过高倍显微镜观测并记录裂纹长度及相应的循环数。基于腐蚀条件下疲劳裂纹扩展数据的分散性及统计特性,提出用马尔可夫链模型模拟腐蚀疲劳裂纹的扩展,建立腐蚀疲劳裂纹扩展规律的概率模型,得到给定疲劳寿命时的裂纹超出数概率分布和给定裂纹长度时的疲劳寿命累积概率分布。将模拟结果与实验结果进行比较表明:马尔可夫链模型能够相当好地描述腐蚀疲劳裂纹扩展规律,为飞机结构的寿命预测提供参考。     

含裂纹高强钢丝的腐蚀损伤与拉伸性能研究

为了研究桥梁含裂纹拉索钢丝的腐蚀损伤机理和受拉力学特性,以含预置裂纹的腐蚀高强钢丝为研究对象,采用电弧线切割方法、中性盐雾腐蚀试验、拉伸试验、电镜试验和有限元分析,开展相关内容研究。提出了考虑中性盐雾腐蚀影响的含裂纹高强钢丝拉伸受力性能的评价方法。结果表明：刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀蚀坑的系数,钢丝力学性能的变化是由于初始裂纹进一步腐蚀而引起,特别在腐蚀初期,钢丝处于非常不利的阶段,其受拉性能较低。建立的初始裂纹钢丝有限元模型,能较好地描述中性盐雾腐蚀试验和静力拉伸试验得出的质量损失率、截面面积损失率及极限强度的关系。     

车轮铸钢材料热循环表面氧化特征分析

研究了车轮铸钢在不同温度幅下热疲劳损伤表面及次表层行为．研究发现，表面氧化及剥落现象和氧化物的开裂随循环上限温度的增高而愈加严重；次表层损伤以裂纹为主，附带一些蚀坑．其损伤机理是由于氧化脱碳使铁素体区形成腐蚀坑，腐蚀坑的连接形成微裂纹，热疲劳主裂纹优先通过铁素体区氧化腐蚀坑而向前扩展．     

岩石张拉及剪切破裂声发射震源机制分析

选取花岗岩,开展三点弯曲和剪切加载条件下声发射试验,采用单纯形算法与矩张量理论分析了不同破裂类型微裂纹的时空分布特征.研究结果表明:在加载过程中,三点弯曲试样总体上以张拉型破裂为主,岩石最终破坏时,张拉型裂纹所占比例超过50%;剪切试样以剪切型破裂为主,最终剪切型裂纹所占比例超过60%.声发射事件的群集区域和矩张量分析结果与最终的岩石破裂结果相一致,说明矩张量理论能够定量描述岩石在加载过程中张拉应力、剪切应力的分布和迁移规律,这为岩石破裂过程中微裂纹的相互作用和贯通机制提供了良好的分析手段.     

页岩储层微裂缝发育程度预测方法

微裂缝发育程度直接影响页岩储层孔渗性,准确预测微裂缝发育程度对页岩气勘探开发具有重要意义,本文建立了一种页岩储层微裂缝发育程度预测方法。在电镜观测及高压压汞实验基础上,分析了页岩微裂缝基本特征,提出了微裂缝发育量化指标。分析了页岩矿物组分及有机质含量对微裂缝发育的控制作用,建立了页岩微裂缝发育程度预测模型,对川南龙马溪组页岩微裂缝发育程度进行了预测,预测微裂缝孔体积平均值为0. 000 543 m L/g,黏土矿物对微裂缝孔体积贡献最大,占比达到70%,有机质次之,占比为24%,脆性矿物贡献最少,占比为6%。分析了微裂缝预测结果与页岩储层孔渗性之间的关系,验证了预测方法的可靠性。     

基于分形理论的煤层微观裂隙复杂程度评价

为定量描述煤层和上覆岩层微观断裂网络的复杂程度,以鄂尔多斯盆地大宁——吉县地区为例。借助显微镜和显微光度计分析其微观裂隙的发育规律;根据分形几何原理,采用改进的网格覆盖法．计算其微观裂隙分形维数。结果表明：该区煤层上覆岩石裂隙发育不大,连通性不强,有利于煤层气的储存;煤层裂隙较为发育,但闭合及充填的较多,不利于煤层气的运移;8#煤层的微观裂隙发育程度及均匀性总体上比5#煤层略高;岩层微观裂隙主要发育在午城、瑶曲和管头附近;同一位置的煤层与岩层的微观裂隙复杂程度呈负相关。该结果为进一步研究该区煤层气地质条件提供了依据。     

40Cr钢的疲劳损伤机理研究

主要通过扫描电镜、电子探针对40Cr钢的疲劳损伤过程进行显微组织及成分分布分析．研究了鉴雾型筝萌生的位置、形状、扩展过程和扩展途径，确定出了微裂纹开始形成时的循环次数．发现裂纹易于在铬的富集区及铬的碳化物处萌生．     

A constitutive model based on the evolution and coalescence of elliptical micro-cracks for quasi-brittle materials

Damage and failure of quasi-brittle materials are caused by the evolution and coalescence of micro-cracks. To solve the problem of elliptical micro-crack growth at the elastic deformation stage, a method of complex potential functions is proposed and the effect of the initial orientation on micro-crack growth and deflection is discussed. The critical stress condition for the initial damage is derived according to the criterion of micro-crack growth. Based on energy conservation during wing-crack propagation, a damage constitutive model is developed with the strain criterion created in the condition of micro-crack coalescence. The stress-strain curves of quasi-brittle materials in uniaxial compression obtained based on this model are examined with the experimental results.     

关于格里菲斯强度理论应用中的几个问题的探讨

本文从格里菲斯强度理论的基本概念出发,讨论了该理论所指的微小裂隙分布是随机的,从而根据公式推导得出国内一些岩石力学专著中在应用格氏理论时有以下错误:1.把岩石中的节理、层理等视为那些杂乱无章的微小裂隙,如颗粒边界、晶体缺陷、晶洞等,2.把格氏强度理论和莫尔强度理论混淆起来。最后,本文还讨论了格氏理论在岩石力学中应用的可能性和进一步研究的方向.     

基于岩石细观损伤机制的岩爆机理研究

岩爆是采矿诱发的地震现象，是矿井自然灾害之一。岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响，可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于三轴压缩的岩石试件，当侧向应力为拉应力或很小时，其破坏形式主要是徽裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。本文基于岩石细观损伤机制，在本构关系中引入损伤效应函数，用于分析圆形洞室的岩爆现象，得到了岩爆发生的临界损伤范围和临界载荷的解析式。结果表明临界损伤范围取决于弹性模量与降模量之比；临界载荷与峰值强度及内摩擦角有关。     

水平井分段压裂过程对水泥环完整性影响

水平井分段压裂过程中出现的套管损坏和水泥环完整性问题日益引起关注。目前研究的重点包括地层滑移、套管和水泥环受力等,而对分段压裂过程造成影响的研究较少。为了建立水平井分段压裂水泥环完整性计算模型和方法,首先,利用有限元软件建立有限元模型,得到水平井分段压裂过程中水泥环弹性区和塑性区分布;其次,利用离散元模型分析有限元中得到的塑性变形区域,获取塑性变形区域内水泥环的微裂纹数量;最后,依据水泥环塑性区分布和微裂缝数量得到水泥环的完整性评价。研究表明,除了套管和水泥环刚度比、套管偏心率和水泥环缺陷对水泥环完整性有影响,水平井的压裂段数的影响也较为明显。随着套管和水泥环刚度比增加,水泥环完整性增强;套管偏心率增加和水泥环存在缺陷降低水泥环完整性;水平井压裂段数越多,水泥环完整性降低。     

Moment tensor analysis of the acoustic emission source in the rock damage process

To further investigate the mechanism of acoustic emission (AE) in the rock fracture experiment, moment tensor analysis was carried out. The AE sources characterized by crack sizes, orientations and fracture modes, are represented by a time-dependent moment tensor. Since the waveforms recorded by AE monitors correlate to the moment tensors, we prefer to select the P wave amplitude from the full-space Green's function of homogeneous and isotropic materials to determine the six independent components of the moment tensor. The moment tensor analysis was used to investigate the AE sources recorded in the experiment, and three types of micro-cracks were found, which are tensile mode, shear mode and mixture of the tensile and shear mode. In addition, the motion of micro-cracks was decided by eigenvectors of moment tensor. Results indicate that the moment tensor analysis may be used as a measurement to reflect the damage evolution of rock specimen.     

长宁区块龙马溪组水平段井壁稳定钻井液技术

针对长宁区块龙马溪组多口井水平段井壁失稳所导致的卡钻、埋钻等井下复杂情况进行研究,发现龙马溪组页岩具有脆性强、弱水敏的特性,在井深、应力及外力不断增加的条件下容易产生细微裂缝,在钻井液滤液侵入井壁后,井壁微裂缝继续扩张,导致井壁失稳。根据井下微裂缝特征,室内采取多种微纳米级材料进行有效封堵,建立了一套密度可调控的强封堵油基钻井液体系,其封堵效果良好,并具有很好的井眼清洁及沉降稳定性能。现场表明,3 600～4 200 m开始试验该钻井液体系后,相比试验前起下钻扭矩明显减小,证明该钻井液体系在井壁形成了致密封堵层,对井壁稳定起了至关重要的作用。