橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为

为了揭示橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为,分别对１５份的端羧基丁腈橡胶（ＣＴＢＮ）增韧、１５份的奇士增韧剂增韧的酸酐环氧树脂和纯酸酐环氧树脂的低周疲劳寿命、循环应力应变行为和疲劳断口用扫描电镜（ＳＥＭ）进行了研究。橡胶增韧环氧树脂的低周疲劳行为得到明显改善,其疲劳寿命可提高３～２０倍;其循环应力应变滞回环稳定不变;疲劳断口有应力发白现象;应力发白区为疲劳裂纹形核和萌生区,其寿命占疲劳总寿命的大部分;ＳＥＭ观察显示出其两个主要的增韧机理——基体剪切屈服和空穴塑性体积增长,控制着疲劳裂纹的形核和萌生。     

I型平面应力准静态稳恒裂纹扩展

根据Ｊ２流动理论并采用有限元法分析了小范围屈服条件下，各向同性幂强化材料及理想塑性材料中的准静态Ｉ型平面应力稳恒裂纹扩展问题。计算结果表明，与平面应变情况不同，对于平面应力稳恒裂纹扩展，材料的强化指数Ｎ对塑性区形状有显著影响。对理想塑性材料，在裂纹延长线上（θ＝０），应变似呈现对数奇异性。计算中未发现有二次塑性区。利用 ＣＯＤ断裂准则得出，应力强度因子比 Ｋｓｓ／Ｋｃ也强烈地依赖于材料常数σ０／Ｇ及强化指数Ｎ。     

Ⅰ型平面应变定常扩展裂纹线场分析

本文合理地假设了近裂纹线塑性区外的弹性场的形式,从弹塑性理论的基本方程出发,通过在裂纹线附近弹塑性边界上应力和变形的匹配,得出了理想弹塑性不可压缩材料平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹,近裂纹线的应力与变形场,以及弹塑性边界的单位法向量和长度,并基于裂纹前方一确定距离处的应变准则,给出了定常扩展判据.     

基于强度组配对设计曲线的简单修正

将相当应变的观点应用到含有一个焊缝裂纹的焊接宽板中，可以看出焊缝金属与母材塑性的差异显著影响其断裂韧性和裂纹扩展驱动力，重要的一点是仅根据断裂韧性或裂纹扩展驱动力来衡量焊接接头非等组配的影响是不够的，如果材料的应力应变曲线合线性硬化规律，得出一个简单的ＣＴＯＤ设计曲线的修正表达式，可以用来预测焊接结构的极限载荷、极限应变或极限裂纹长度。     

裂纹尖端损伤区内细观变形的测量

用莫尔格子方法测量了韧性材料扩展裂纹尖端前方１ｍｍ２范围内细观变形场。由位移场计算了应变场分布。观察了裂纹尖端区域内孔洞的形成与扩展。宏观裂纹扩展与原始裂纹方向成±４５°方向前进。实验发现，在细观区域内裂纹尖端εｙｙ应变分布有奇异性，但是在静止裂纹阶段，不是ＨＲＲ奇异性，在扩展裂纹阶段也不是单ｌｏｇ奇异性。实验测量了距裂纹尖端 ０．１ｍｍ处的应变 εｙｏ，当裂纹扩展时该应变保持为常量，有希望可以代表材料韧性。     

损伤材料中扩展裂纹的应力场

利用Ｇｕｒｓｏｎ本构理论，导出了损伤材料在平面应力条件下准静态定常扩展Ｉ型裂纹近裂纹线应力场和裂纹前方塑性尺寸的解析表达式。研究结果表明：随着材料损伤量的增加，裂纹尖端处应力降低；裂纹尖端处应力不存在奇异性；裂纹前方塑性区尺寸受材料损伤程度的影响。     

损伤材料中扩展裂纹的应力场

利用Ｇｕｒｓｏｎ本构理论，导出了损伤材料在平面应力条件下准静态定常扩展Ｉ型裂纹近裂纹线应力场和裂纹前方塑性区尺寸的解析表达式。研究结果表明：随着材料损伤量的增加，裂纹尖端处应力降低；裂纹尖端处应力不存在奇异性；裂纹前方塑性区尺寸受材料损伤程度的影响。     

不连续细长相方位分布与CMCs增韧特性

通过分析得出不同压缩条件下的增强相定向度概率分布函数，计算获得裂纹扩展过程中的架桥应力曲线及阻抗曲线，对增韧特性的方位角依赖性进行了讨论，对架桥应力与裂纹张口位移的变化关系进行了讨论，并把计算结果与试验数据进行了对比分析．本文的力学模型基本具备分析裂纹小位移段增韧行为的要素．     

氧化锆增韧二硅化钼复合材料的压痕断裂韧性

用不同的压痕方程计算了ＺｒＯ＿２增韧ＭｏＳｉ＿２复合材料的室温断裂韧性Ｋ＿（１ｃ）值，同时研究了压痕载荷对Ｋ＿（１ｃ）值的影响，结果表明，试验材料在试验条件下的断裂韧性不遵从半月状裂纹系统方程，而遵从巴氏裂纹系统方程，其室温压痕断裂韧性保持与压痕载荷的独立性。     

弹击Ly12矩形靶板的裂纹和塑性区的特征分析

用金相学和云纹法分析了予应力Ｌｙ１２矩形靶承受高速弹体穿击区周围裂纹的萌生，扩展和断裂过程，扩展状态和破坏特征，研究表明：冲击载荷引起第２相粒子的振动，形成空洞是裂纹起裂的主要因素，空洞连接成串导致裂纹扩展和断裂；由于ｌｙ１２的第２相位粒子多处于晶界处，导致材料发生洞晶断裂，裂纹尖端塑性区分布成蝶形，裂纹两侧及与裂尖成４５°方向材料的塑性应变较大，裂尖正前向较远处塑性应变小。     

Fatigue Crack Propagation Behavior of Rubber-toughened Epoxy Resin

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｏｌｙｍｅｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｅｐｏｘｉｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆｉｅｌｄｓａｓａｄｈｅｓｉｖｅｓ,ｍａｔｒｉｘｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ,ｐｏｔｔｉｎｇａｎｄｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ[1].Ｂｕｔｅｐｏｘｉｅｓａｒｅｕｓｕａｌｌｙｂｒｉｔｔｌｅａｎｄｅａｓｉｌｙｃｒａｃｋｅｄ[2].Ｒｕｂｂｅｒｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ,ｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆａｒｕｂｂｅｒｙｐａ…     

高碳高铬模具钢的开裂与强韧化

本文以Cr12MoV钢为例研究了高碳高铬模具钢的静弯断裂和含裂纹体条件下的开裂行为;探索了钢的强化和韧化机理。研究发现,此类钢裂纹的萌生一般起始于粗大碳化物的解理,而完成于解理裂纹向钢基体中的延伸。粗大碳化物的解理开裂发生于钢的弹性应变极限状态。基体塑性对其无明显影响,但是却强烈影响碳化物解理开裂后裂纹向钢基体中的延伸。钢中裂纹的扩展属于复杂准解理类型,它不仅与钢基体的塑性程度有关,而且还与钢中碳化物的分布、大小和间距以及裂纹面附近残余奥氏体的应变诱发相变有关。研究认为,此类钢的强化受控于裂纹萌生的阻力,而钢的韧化则取决于裂纹的扩展特征。     

二氧化锆陶瓷增韧的位错模型

建立了二氧化锆相变增韧的位错模型.在此模型的基础上,计算了裂纹扩展力和断裂韧性,并将裂纹前缘及两侧的相变粒子对韧性的贡献作了比较,同时从位错的角度出发解释了二氧化锆相变的尺寸效应。通过结果分析得出了相变时的范性形变对增韧有贡献等较有意义的结论。     

基于细观损伤理论的刚塑性有限元方程

有限元软件一般将变形体当作致密体进行分析,很少考虑金属空穴损伤对成形极限的影响．基于Ｇｕｒｓｏｎ－Ｔｖｅｒｇａａｒｄ空穴型材料塑性势方程,利用正交法则在刚塑性材料的Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ流动规则中引入了空穴损伤对应力－应变率场的影响,给出了空穴增长率计算方法,推证了含空穴材料的刚塑性变分原理与含有空穴体积分数的有限元列式,考虑了空穴体积扩张对成形过程的影响．为研究体积成形时材料损伤、裂纹起裂及扩展奠定了基础．     

I型裂纹失稳扩展的临界力学条件

本文考虑了裂纹前端塑性区的影响,首次建立了I型裂纹在平面应力和平面应变条件下失稳扩展的能量解析式,并由变分法确定了裂纹的临界尺寸。结果表明,当 或 时,裂纹失稳扩展。讨论表明,裂纹扩展能量随着裂纹尺寸的增加而呈现出先增加后减少的趋势,在临界裂纹尺寸处取得最大值;平面应力条件下裂纹扩展能量高于平面应变条件下裂纹扩展能量;临界裂纹尺寸随外加应力和裂纹张开位移的增大而减少,且平面应力条件下临界裂纹尺寸比平面应变条件下临界裂纹尺寸大。     

解理断裂前裂纹尖端变形与开裂的有限元模拟

对16MnR钢三点弯曲(3PB)裂纹试样进行了实验和有限元计算,模拟了裂尖开裂与钝化的构形和应力应变分布图.发现在临界载荷前,预裂纹尖端仅仅发生钝化;当载荷达到临界值时,开始有小裂纹起裂,随后钝化;再达到又一临界载荷时,小裂纹再次起裂,而后扩展,反复出现直至解理断裂发生.在模拟裂纹沿斜面起裂时,当小裂纹很短时,对对称面上的应力、应变和三向应力的分布影响比较小;只有小裂纹扩展到足够长并钝化到足够宽,才能够影响主裂纹的扩展及其前端应力、应变的分布.并针对采用有限元法在模拟裂纹扩展时所遇到的问题,探讨了模型的建立、网格的划分、断裂准则的应用以及网格重组技术的运用.     

薄壁压力容器Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的塑性区研究

裂纹尖端塑性区对裂纹的扩展和失稳扩展起着关键作用。此文针对薄壁压力容器结构中可能出现的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,利用Mises屈服条件对裂纹尖端塑性区的分布进行了研究,推导出两向拉伸斜裂纹尖端塑性区分布的数学表达式。用线弹性断裂理论推导了裂纹开裂角度与裂纹角的关系,并用数学软件Matlab描述了在临界状态下不同裂纹角所对应的裂纹尖端塑性区的轮廓线。     

缺口小裂纹的疲劳扩展速率

将复型技术应用于疲劳小裂纹扩展试验中的裂纹长度测量。在等载荷比R=0.1、不同平均载荷水平影响的疲劳条件下,板试样V型缺口小裂纹疲劳扩展速率做了试验测试;通过结果分析,提出了缺口小裂纹疲劳扩展速率表达式,并以εp为控制参数,求出45~#钢的计算式。     

关于脆性陶瓷材料R-曲线行为表达式的讨论

对目前常用的两种R-曲线表达式进行了详细的分析，讨论了它们的适应范围。根据R-曲线的指数形式，得出了增韧效果与基体的初始韧性值有关，并与增韧区的长度与裂纹的长度之比成正比的结论。