不同温度下有机玻璃厚板的准静态拉伸试验研究

为研究温度对有机玻璃厚板准静态拉伸力学性能的影响,得到有机玻璃的本构关系,设计了母材试件和带拼接缝试件,分别进行单轴拉伸试验,试验温度为-40~40℃.对比试件的真实和名义应力应变曲线,采用ZWT模型的非线性弹性部分表达式对试验结果进行拟合,并且对试件断口进行电镜扫面分析.试验结果表明,有机玻璃厚板的应力应变曲线表现出非线性,无屈服点,试件为脆性破坏.随着温度的升高,试件的极限强度和初始弹性模量均减小.带拼接缝试件的强度为母材试件强度的77.2%~89.6%.设计的有机玻璃试件强度较高,初始弹性模量偏小.拟合得到的本构方程能较好地描述有机玻璃厚板的本构关系.当温度高于0℃时,断口表面的河流花样变得明显.     

蠕墨铸铁的低周疲劳裂纹扩展速率

为评估高速列车蠕墨铸铁制动盘寿命,开发了钛合金低温(-50℃)整体夹式引伸计和计算机试验数据采集系统,实时同步采集试件缺口张开位移、低周循环次数和载荷位移。采用柔度法通过试件缺口张开位移计算出裂纹长度,以确定疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明:所得原板厚试样室温(25℃)与低温(-50℃)低周疲劳裂纹扩展速率曲线趋于一致。在试验温度范围内(-50～25℃)可统一使用室温低周疲劳裂纹扩展速率试验结果。     

D36钢母材和焊缝疲劳裂纹扩展的规律

测定了D36钢母材和焊缝金属在不同工况下的疲劳裂纹扩展速率和阈值。通过线性回归,得出了扩展速率表达式。结果表明,焊缝金属的疲劳裂纹扩展速率比母材的低,其阈值也比母材大。在静载和最大载荷一定的情况下,随应力比增大,焊缝的扩展速率降低。     

关于裂纹扩展速率测度中几个问题的分析

本文疲劳试验表明．在疲劳裂纹扩展过程中，试件表面和内部裂纹扩展情况不同，其 本质是扩展速率不等，不是滞后问题，由表面与内部裂纹长度的差别而引起的k误差不可 忽视。本文提出了对表面直读法的修正公式和修正方法．最后讨论了直三点弯曲试件在da／ dN测试中裂纹长度的合理取值范围。     

岩石裂纹亚临界扩展实验与压剪流变断裂模型

采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石裂纹翼形流变断裂扩展理论模型,提出翼形裂纹最终扩展长度由瞬时扩展长度和流变扩展长度组成。采用ANSYS断裂力学模块实现翼形裂纹尖端关键点随翼形裂纹扩展的自动生成,建立翼形裂纹流变扩展的数值分析模型。研究结果表明:采用常位移松弛法所测岩石的lg KI-lg v关系有很好的线性规律,3种岩石的K0/KIC在0.6~0.9之间;通过对算例进行理论分析和数值模拟,发现翼形裂纹流变断裂理论模型与数值分析结果很吻合。提出的岩石裂纹流变断裂理论为研究岩石裂纹流变扩展细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新的研究手段。     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

小裂纹在结构应力集中塑性区中的疲劳扩展

研究了ABS EH-36钢制中心圆孔两侧有小裂纹的宽板试件的疲劳裂纹扩展速率,以模拟压力容器接管根部小裂纹疲劳扩展的特性。只要施加的局部应力幅小于两倍的材料屈服强度,用线弹性断裂力学分析,可预计在塑性变形区中对称裂纹的疲劳裂纹扩展速率。小裂纹的行为(即小裂纹的疲劳扩展速率高于相同应力强度因子幅的长裂纹的疲劳扩展速率)可以用物理裂纹长度加上一个材料固有裂纹长度来描述,并取其算术和作为应力强度因子幅计算中的有效裂纹长度。     

用权函数法建立疲劳裂纹扩展的估算模型

本文应用权函数法定量地描述了疲劳裂纹在焊接残余应力场中的扩展特性,提出了利用已知的母材疲劳裂纹扩展速率来预测焊接件疲劳裂纹扩展速率的关系式.     

高温低周疲劳裂纹扩展速率试验技术研究

研究了４００℃下低周疲劳裂纹扩展速率试验技术．主要包括疲劳裂纹长度、疲劳裂纹的扩展速率和低周疲劳裂纹扩展驱动力ΔＪ的自动检测技术；载荷ｐ、载荷线位移Ｄ、裂纹嘴张开位移ｖ的信号计算机采集系统和标定软件；试验和数据处理的应用软件．研究表明ＨＧ６０ＲＡ钢在４００℃时的低周疲劳裂纹扩展率略低于常温下的     

高温低周疲劳裂纹扩展速率试验技术研究

研究了４００℃下低周疲劳裂纹扩展速率试验技术。主要包括疲劳裂纹长度、疲劳裂纹的扩展速率和低周疲劳裂纹扩展驱动Ｊ的自动检测技术；载荷ｐ、载荷线位移Ｄ、裂纹嘴张开位移ｖ的信号计算机采集系统和标定软件；试验和数据处理的应用软件。研究表明ＨＧ６０ＲＡ钢在４００℃时的低周疲劳裂纹扩展率略低于常温下的。     

基于直流电压降法的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率测量方法

通过有限元分析得到了三点弯曲试样的裂纹长度与电压降及裂纹尖端应力强度因子的关系式,开发了可以在应力强度因子恒定、可控升高和降低的条件下进行疲劳试验的软件,通过编写测试程序的方式连续进行不同载荷、载荷比、频率条件下的疲劳试验,在线测量裂纹扩展速率,且根据裂纹长度扩展情况自动改变测试条件.通过对2种镍铝青铜合金材料疲劳裂纹扩展速率测量,对该方法进行了验证,得到了裂纹扩展速率与应力强度因子关系曲线,并利用Priddle公式和ParisErdogan公式拟合得到了裂纹扩展应力强度因子门槛值等疲劳特征参数.     

恒幅循环荷载作用下FRP加固桥梁疲劳寿命预测

在线性渐进叠加假定的基础上,理论推导了三点弯曲荷载下FRP加固桥梁应力强度因子的计算公式,并结合FRP加固桥梁疲劳裂纹扩展试验,分析了FRP加固梁裂纹的扩展行为,验证了裂缝口张开位移CMOD的经验公式可用于计算标准三点弯曲梁的裂缝口张开位移,进而计算断裂模型中梁的临界有效裂缝长度.利用线弹性断裂力学中应力强度因子对疲劳裂纹扩展进行定量描述,进而对FRP加固桥梁的疲劳寿命进行预估算研究.     

用CTOD描述高应变区疲劳裂纹扩展速率

本文针对压力容器接管部位高应变区的特点,试用一种双面开键形槽的三点弯曲试件模拟其特征,其中以弹塑性断裂参量CTOD(δ)作为控制该区内裂纹疲劳扩展的主要参量,并采用双引伸计法动态测量CTOD.试验结果表明:在循环载荷作用下,高应变区在亚临界裂纹扩展范围内,疲劳裂纹扩展速率(da)/(dN)在双对数坐标上与裂纹尖端的张开位移△CTOD(△δ)呈线性关系:△CTOD可以作为控制高应变区应力循环和应变循环条件下,疲劳裂纹扩展速率的力学参量,且与(da)/(dN)呈Paris定律的形式.     

HG60RA钢低周疲劳裂纹扩展速率研究

用卸载柔度法检测疲劳裂纹长度技术，以弹塑性断裂力学参量作为低周疲劳裂纹扩展速度驱动力，研究ＨＧ６０ＲＡ钢在常温和４００℃下的低周疲劳裂纹扩展速率，得到了ＨＧ６０ＲＡ钢的常温下和４００度时的ｄａ／ｄｎ－△Ｊ关系。试验结果表明，ＨＧ６０ＲＡ钢在４００度时的低周疲劳裂纹扩展速率要比其常温下的低，这一结果对带缺陷运行的锅炉压力容器安全性评估和寿命预测提供了依据。     

用面积表示裂纹扩展速率公式

本文根据不同几何形状试件的疲劳裂纹扩展实验结果,提出用面积表示的裂纹扩展速率公式.在dS_0/dN-ΔW_i对数坐标图中,试验点落在同一分散带中.     

复合材料修复含中心裂纹铝合金薄板和厚板破坏模式研究

采用T300碳纤维增强环氧树脂复合材料补片单面修复含中心裂纹铝合金(LY12CZ)板,板厚为1.76mm和5.20mm.测试了修复试件准静态拉伸和疲劳性能,分析了修复试件的准静态和疲劳破坏模式,考察了裂纹长度对修复效果的影响.结果表明:厚度为1.76mm修复试件的拉伸破坏是由补片与铝合金板之间的胶黏剂层脱粘控制,而厚度为5.20mm修复试件是由铝合金板中的裂纹扩展控制.对于厚度为1.76mm修复试件,其准静态拉伸性能随裂纹长度增大而降低,而疲劳性能随裂纹长度增大而提高.然而,厚度为5.20mm修复试件的准静态拉伸和疲劳性能均随裂纹长度增大而降低.     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响。当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大。单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象。两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象。用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为。     

钢桥面板疲劳裂纹钻孔止裂分析及实验验证

对紧凑拉伸试样进行有限元分析,考察止裂孔边缘的应力分布情况,对比不同状况下裂纹尖端的力学特性,研究了孔径及附加孔对止裂效果的影响.结合钢桥面板局部模型实验,对开裂试件打孔止裂后进行疲劳实验,通过比较不同试件的疲劳寿命,对有限元分析结果进行了验证.分析和实验结果表明,经过止裂孔钻孔处理后,应力集中点位于试样预制裂纹直线延伸方向与止裂孔孔边缘相交处,相对于未打孔,裂纹尖端应力显著下降.裂纹尖端打孔止裂,能够提高构件疲劳寿命,且孔径越大,止裂效果越明显,孔径8mm以后,增大孔径所产生的止裂效果逐渐降低.不同孔径钻孔处理的疲劳试件,各阶段裂纹再次扩展速率相当,属于裂纹中速率扩展区,附加孔并没有影响裂纹扩展速率,但使疲劳寿命显著地提高.     

基于实测车流的钢箱梁横隔板疲劳特性

为研究车流荷载作用下钢箱梁横隔板弧形切口处母材的疲劳特性,以佛山平胜大桥为背景工程,基于动态称重系统(WIM)监测数据,得到了该桥9种车型的疲劳荷载谱,运用ABAQUS建立了钢箱梁节段模型,计算了横隔板弧形切口处疲劳应力时程曲线。通过模型试验验证,得到了设计弧形切口的疲劳寿命和裂纹扩展规律。研究结果表明:该悬索桥疲劳车型可简化为V2～V10共9类,不同车道的同一车型轴重差异较大,3~#、4~#车道轴重普遍高于1~#、2~#、5~#车道,最大轴重为3~#车道的V10车型的Z3轴,重达151 kN;重车道(3~#、4~#车道)V2～V10车型的比例明显高于其他车道;轮轴作用下弧形切口处沿纵桥向的应力影响线较短,约3个横隔板间距,动力响应始终为压应力,且仅能识别轴组,不能分辨轴组中的单根轴重,当V10车型后轴组通过时,弧形切口的压应力幅达最大,为-169 MPa;考虑车辆超载时,弧形切口处的最小和最大疲劳应力幅分别为不考虑车辆超载时的1.17倍、1.75倍;模型试件在膜压应力幅作用下弧形切口处母材出现疲劳裂纹,开裂位置与实桥一致,均萌生于横隔板弧形切口处起弧点附近,裂纹长度达53 mm;裂纹扩展前期速率较快,后期逐渐减慢;轮载横向作用位置对弧形切口处应力幅影响很大,轮载作用于弧形切口正上方时,该位置应力幅最大。     

中碳钢的回火态组织对盐水介质中疲劳裂纹扩展的影响

本文以40MnB和45Cr钢为材料,以3.5%NaCl的盐水为介质,在裂纹尖端基本上不存在应力腐蚀且裂纹中可产生腐蚀产物的条件下,试验研究了钢的回火态组织(200℃和500℃)对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:中碳钢的回火态组织对在盐水介质中疲劳裂纹的扩展有明显的影响.引起这一影响的主要原因是钢中所含的渗碳体型碳化物的数量,渗碳体型碳化物能构成微电池的阴极,经电极反应在裂纹内可产生腐蚀产物,它能降低腐蚀疲劳裂纹扩展速率.组织中含渗碳体型碳化物越多,该组织的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低就越为显著.所以,改变中碳钢的回火温度,就改变了钢中含这种碳化物的数量,也就改变了腐蚀疲劳裂纹扩展速率.疲劳断口和疲劳裂纹的显微观察表明,在盐水和空气中疲劳裂纹扩展途径基本相同.疲劳裂纹内腐蚀产物的量是控制(da/dN)_s的主要因素.