岩石Ⅰ、Ⅱ复合型断裂判据的研究

本文采用三点弯曲、四点弯曲的断裂试验方法对岩石的断裂韧性以及Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据进行了研究,得出了岩石的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据:K_Ⅰ~2+AK_ⅠK_Ⅱ+BK_Ⅱ~2=K_(ⅠC)~2并将试验结果与最大拉应力(σ_(θ_(max)))理论和最小应变能密度因子(S(θ_(min)))理论进行了分析比较。     

就光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的有关问题与李建昌同志商榷

自70年以来,李建昌同志陆续在广西大学学报上发表三篇有关光弹法测定应力强度因子的论文。它们分别是《用光弹法测定应力强度因子K_Ⅰ兼论单级条纹法和双级条纹法的可靠性》,《斜裂纹分支应力强度因子K_ⅠK_Ⅱ的光弹法测定》,《斜裂纹分支应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的光弹法测定(之二)》。以下分别简称为《论文一》、《论文二》、《论文     

光弹性测定复合型应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ

当紧靠裂纹尖端处的等色线图案失真时,我们提出一个确定K_1和K_(11)的方法:在等色线图案上测定远场点(r/a≥0·15)的r、θ、N值,同时,采用裂纹尖端附近非奇异近似应力公式来建立新的K-N关系式。最后用该K-N关系式及远场点的r,θ、N测定值计算K1和K11的实验值。为了检验这个方法的精度,我们做了单边斜裂纹有限矩形板单向均匀拉伸光弹性试验。     

人工裂缝曲率对光测应力强度因子K_Ⅰ,K_Ⅱ,K_Ⅲ影响之初探

本文用光弹性方法较系统地探讨了人工裂缝曲率半径ρ对应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ的影响。实验结果初步表明:在ρ<0.04mm时,看来会得到K_Ⅰ较满意的结果。ρ=0.12mm时,K_Ⅰ实测值较理论值尚无显著偏差(-4.83％);ρ对K_Ⅱ影响较K_Ⅰ为大;K_Ⅲ实测值对于ρ的变化似不敏感。     

裂纹顶端锐度与石墨形态对球铁K_(1c)的影响

§1 引言在球铁断裂韧性研究中,有二方面问题特别引起人们的注意。一是测量方法的问题;另一是球化状态对断裂的影响,或者说石墨在断裂过程作用的问题。国内现在对球铁断裂韧性测量普遍采用ASTM E399-72(或74)标准中三点弯曲试样。北京钢研院在他们与北京第一机床厂等单位合作测球铁断裂韧性时,认为用疲劳裂纹与用顶端宽度小于0.15mm的线切割的裂纹,所得K_(lc)值是一样的。在后来工作中进一步从理论上得G_c(ρ_0)=G_0 π/4ρ_0σ_Fε_F的公式。这里ρ_0为裂纹顶端曲率半径,Gc为临界裂纹扩展力,G_0为常数,σ_F为材料断裂真应力(经缩颈修正),ε_F为断裂的真应变。因此认为对脆性材料G_c(ρ_0)基本上为一与ρ_0无关的常数。因此,他们认为测球铁K_(lc)不必开疲劳裂纹。但国内其它单位在测球铁K_(lc)时还是普遍地开疲劳裂纹。测量方法的另一问题是负荷—位移(P—V)曲线中P_(max)/P_σ往往大于1.1。按E399—72,这样的结果无效,必须用更大尺寸试样重新测量。但是多数单位现在仍把它看成有     

高阶园奇异单元法计算混合型应力强度因子K_Ⅰ K_Ⅱ

在裂纹尖端单元和常规单元的连接面上,用矩阵方法使结点位移协调一致.给出了离心力的广义载荷列阵.通过广义结点位移解就可求得K_Ⅰ K_(Ⅱ).计算实例表明,精度和计算速度是满意的.     

陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂判据研究

用混合有限元法,采用四边形等参单元算得三点弯曲梁和四点剪切梁的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。用对称三点弯曲梁和四点剪切梁试件测得陶粒砼K_(IC)和Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的临界K_Ⅰ、K_Ⅱ值。根据实验结果,建议了陶粒砼Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则和根据K_Ⅰ/K_Ⅱ值计算起裂角θ的公式。最后,与普通砼的结果以及断裂力学中3个复合型断裂准则进行了对比。     

轴承钢GCr15断裂韧性K_(ⅡC)的试验研究

采用四点弯曲试样(FPB),对轴承钢GCr15在不同热处理制度下的滑移型(Ⅱ型)断裂韧性(K_(Ⅱc))进行了测定。试验结果表明,Ⅱ型断裂参数在如下范围内变化:K_(Ⅲc)=17～35MPa2~(1/m),裂纹扩展开裂角θ_o=55°～62°,K_(Ⅱc)/K_(Ⅰc)=1.1～1.6;下贝氏体(B下)含量在31％时的下贝氏体和马氏体(M)的复合显微组织(B下/M)有最佳的强韧性匹配,较高的断裂韧性值。在此基础上,对Ⅱ型断裂特征、不同热处理条件下材料强韧化机制和Ⅱ型断裂韧性试验方法进行了分析讨论。试验结果与线弹性复合型断裂理论的预测值进行了比较,对其差异和矛盾进行了分析讨论。     

用光弹性法测定薄壁园筒扭转的混合型应力强度因子(K_Ⅰ,K_Ⅱ)

用等色条纹来测定薄壁园筒上裂纹的混合型应力强度因子(K_Ⅰ,K_Ⅱ)。利用冻结切片在偏光显微镜下进行测量,实验结果就其中一种裂纹的应力强度因子与理论解比较误差不大,其精度满足工程要求。从而推证薄壁园筒上,其它裂纹的试验精度也能满足工程上的要求。     

交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元

为了研究交叉裂纹各裂尖应力强度因子之间的相互影响,建立了交叉裂纹各裂尖应力强度因子同时快速求解的Williams单元,以十字交叉裂纹为例,分别对正交十字裂纹或斜十字裂纹各裂尖应力强度因子相关参数进行研究,分析了薄板尺寸、裂纹夹角与奇异区尺寸等相关参数对十字交叉裂纹各裂尖应力强度因子的影响,其中K_Ⅰ、K_(Ⅱ)为裂尖Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。算例分析表明,当板宽与裂纹长度满足W/a≥13时,能够忽略板的尺寸对正交十字裂纹裂尖应力强度因子的影响,可视为无限大板;对于斜十字裂纹情况,当水平裂纹长度不变时,随着斜裂纹长度参数d的增大,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅱ,C)和K_(Ⅰ,D)逐渐递减,而K_(Ⅱ,A)、K_(Ⅰ,B)、K_(Ⅱ,B)和K_(Ⅰ,C)逐渐递增,对于K_(Ⅱ,D)则出现先减后增的趋势;当斜裂纹长度参数d=0时,随着裂纹夹角γ的变化,K_(Ⅰ,A)、K_(Ⅰ,B)大小相等,符号相同,K_(II,A)、K_(Ⅱ,B)则大小相等,符号相反,且各裂尖应力强度因子对裂尖奇异区尺寸不敏感。证明了Williams单元能够同时快速求解交叉裂纹各裂尖应力强度因子,且具有较高的计算精度。     

碘酸釷的生成与离子積

(1)本文应用了沉淀体积变化,pH值测定及一系列体系溶液中钍离子含量测定等法研究了硝酸钍与碘酸钠溶液相互作用生成沉淀的情形。肯定了过程中只生成固定组成,分子式为Th(IO_3)_4的沉淀。 (2)利用碘酸钍在不同稀酸溶液中溶解度和pH值的测定,计算了碘酸钍离子积K_1,K_2,K_3,K_4等值。     

关于快速扩展裂纹的止裂韧性K_(Ia)值

本文指出裂纹快速扩展到止裂时的止裂韧性K_(Iα)值,不仅是材料的固有属性,而且与结构因素,载荷情况等有关,用PMMA制的DCB试件进行了实验测定.在作者以前提出的裂纹快速扩展的瞬态振动计算模型的基础上,对止裂韧性K_(Iα)值的性质作出了理论分析解释并计算了K_(Iα)值,与其他学者的实验和分析结果作了比较.     

材料力学性能测试中的数据自动采集与曲线拟合

本文论述步长联控式数据自动采集原理和数据处理方法,提出拟合直线与拟合曲线在联接点处保持连续与相切的一种实用方法,给出了与另外二种拟合方法的对比图形,列出了这三种不同回归方法的优缺点及适用范围.本方法已成功地应用于材料的拉伸试验、断裂韧性K_(IC)测试及σ_(0.2)系列(诸如σ_(0.1),σ_(0.5)等)的微机自动测试.     

斜裂纹分支应力强度因子k_Ⅰ、k_Ⅱ的光弹法测定(之二)——兼对“商榷”一文的商榷

本文在我们第一部分工作的基础上,进一步应用光弹法测得了一系列数据,从而作出了k_Ⅰ-γ,|k_Ⅱ|-γ的几组曲线;引入当量裂纹长度(2a)D、当量裂纹夹角(90°-γ),应用斜裂纹(无分支裂纹情况)的计算公式,计算出相应情况下的k_Ⅰ比、k_Ⅱ比数值,画出对应的k_Ⅰ比-γ,|k_Ⅱ比|-γ曲线,并与之进行比较。     

由键参数确定硅酸盐聚合模型的平衡常数K_(11)

WSM(whitewey,Smith和Masson)模型的平衡常数K_(11)是二元硅酸盐熔体聚合度的表征。本文讨论了某些键参数Z/r_k(金属离子的有效核电荷与离子半径比)、I_2(第二电离能)、[(Z″-σ)/n]~2(形成二价离子的Slater电子位能函数)、x_A(Allred-Rochow电负性)与K_(11)的对应关系。其中用lgK_(11)对X~3A作图得到直线关系,其经验方程可整理为:lgK_(11)=-3.75+0.845X~3A-(Z/r_k)△X~(1/3)×lg(1600/T℃)。根据该方程可以计算二元硅酸盐熔体聚合的K_(11)值。计算结果与实验结果基本相符。     

光折变晶体(K_(0.1)Na_(0.1)Sr_(0.54)Ba_(0.36))Nb_2O_6的电光系数

(K_(0.1)Na_(0.1)Sr_(0.54)Ba_(0.36)Nb_2O_6晶体属4mm 点群,有三个电光系数γ_(33)γ_(13)=γ_(23),γ_(51)=γ_(42)和三个压电系数 d_(33),d_(31)=d_(32),d_(15)=d_(24).对6328(?)波长,折射率 n_0=2.307,n_(?)=2.249.我们加工了一块 X×Y×Z=5.08×4.88×6.55mm~3的长方体样品用来测量 d_(33),d_(31)和γ_(33),γ_(23).又加工了另一块 YZw45°切的样品用来测量 d_(15)和γ_(51)尺寸为4.46×6.70×5.10mm~3.用干涉法测量晶体的压电系数,在 X×Y×Z 长方体样品的 Z 方向加电场,应变方向     

极值Ⅰ型-正态模式结构可靠概率的置信下限估计

极值H型—正态模式是一种具有实际应用价值的应力-强度结构可靠性模型。本文在应力Y的极值Ⅰ型分布Ⅰ(α,β)的参数α、β为已知,强度X的正态分布N(μ,σ~2)的参数弘为未知、α~2为已知,且X与Y为独立的条件下,推导出了极值Ⅰ型—正态模式结构可靠概率Pr≡P(X>Y)关于置信水平1-γ的置信下限估计L_(pr)表达式。并以实测数据为基础,利用Monte-Carlo模拟方法得到了600组P_r关于置信水平95％的置信下限估计值1_(pr)的平均值和标准差。     

混凝土内裂纹沿水泥石/骨料界面或穿透骨料发展的条件

采用有限元方法,通过计算能量释放率并与材料断裂韧性对比,对弯曲荷载下骨料/水泥石界面区域裂纹走向进行分析判定。研究了水泥石、骨料性质对裂纹走向的影响。计算结果表明,对于给定骨料的混凝土,随着混凝土抗压强度(σ_c)的增大,弯曲型裂纹和穿透性裂纹两种裂纹走向的能量释放率之比呈逐渐减小趋势,而界面与骨科的断裂韧性之比则逐渐增大。两曲线的交点为的临界点,对应的混凝土标准抗压强度称为临界抗压强度σ_(cr)。当σ_c<σ_(cr)时,裂纹将沿水泥石与骨料的分界面发展,形成弯曲型裂纹;当σ_c>σ_(cr)时,裂纹将穿透骨料发展,形成穿透型裂纹。骨料种类对于σ_(cr)值的影响较大,花岗岩骨料为80 MPa左右,卵石骨料为72MPa,石灰石骨料为58MPa。     

Zn-22%Al合金超塑性的m-C-δ(或 m-k-δ)关系的研究

在本文中,采用160,200,230,250℃四种温度和0.5×10~(-2),0.75×10~(-2),1×10~(-1),1.5×10~(-1)min~(-1)四种应变速率对于 Zn-22%Al 共析合金的 m-C-δ或 m-k-δ关系(简称 m-δ关系)曲线进行了研完。在曲线上表现为,m 值在一定的应变量(“极限”应变量)以内,随应变(δ)的增加而快速增高。超过“极限”应变量后,变为缓慢增高或缓慢下降,直到断裂。因此,可以肯定在一定的条件下,存在和该合金的起始应变δ_0(=0.00%)拉伸期间各个阶段的瞬时应变,δ_Ⅰ(δ_(Ⅰ1),δ_(Ⅰ2),δ_(Ⅰ3),……),拉断时的总延伸率δ_(?)相对应的 m_0(≠0),m_Ⅰ(m_(Ⅰ1),δ_(Ⅰ2),δ_(Ⅰ3),……),m_F 值和 k_0(≠0),k_Ⅰ(k_(Ⅰ1),k_(Ⅰ2),k_(Ⅰ3),……),k_F 值。C_0=k_Ⅰ/k_0=1,C_Ⅰ=k_Ⅰ/k_0,C_F=k_F/k_0(见方程式,σ=kε~m,其中σ为流变应力,(?)为应变速率,m 为流变应力的应变速率敏感性指数,k 为系数[1])。m,δ和 C 之间的关系可以由下面的 m-δ关系式(或称 L.Q.方程式)[2,3]表达:δ_F(%)=[C_F(?)~(m~F-m~(?))-1]×100(试棒拉断)或δ_Ⅰ(%)=[C_Ⅰ(?)~(m_Ⅰ-m_0)-1]×100(试棒不拉断)其中 m_0 和 C(C_Ⅰ和 C_F)均为任意常数~**由实测 m-δ关系曲线外推,获得了各试验条件下的 m_0和 m_F 值。由有关数据,根据 L、Q、m-δ方程式计算出来了和不同应变量(δ)相对应的 C(C_Ⅰ和 C_F)值。C-δ关系成近似的直线关系。直线的斜率在“极限应变”处发生突然减小。     

几种国产合金结构钢的断裂韧性

本文选用40CrNiMoA钢以及新型高强度低碳马氏体类钢20SiMn 2 MoVA、22CrMnSiMoVA、25 SiMn 2 MoVA等材料,在不同的热处理(回火)状态下,进行了三点弯曲断裂韧性K_(IC)的测定,对40 CrNiMoA钢还进行了V形缺口夏比冲击试验(CVN)以及预制疲劳裂纹的CVN试样的冲击试验(W/A)。试验表明,对于中碳合金结构钢,在不同热处理状态下,K_(IC)值随强度指标σ_s、σ_b的增加而降低,但K_(IC)与σ_s、σ_b并不成反比关系;对于低碳合金结构钢,在低中温回火范围内,K_(IC)值随强度的增加而增加,因此,不能认为“材料强度的提高必然会导致断裂韧性的降低”是一个普遍规律,至少,它不适用于Si—Mn系列低碳马氏体类钢。40 CrNiMoA钢的尺寸因子(K_(IC)与δ、ψ的关系曲线上出现的转折说明,过高的δ、ψ对(K_(IC)/σ_s)~2作用不大,在选择材料和制定工艺时,对δ、ψ要合理要求,以利材料强度潜力的发挥。三种新型高强度低碳马氏体类钢的试验结果指出,在淬火低温回火即保持低碳马氏体组织状态时,这类钢具有较高的强度和较高的断裂韧性,与等强度的中碳合金结构钢相比,其断裂韧性值要高得多。这类钢的推广使用将在减轻产品重量,防止脆性断裂方面发挥积极作用。试验还表明,α_k、CVN值与K_(IC)随回火温度的变化有相同的走向,W/A值与K_(IC)有较密切的关系。