裂纹尖端的塑性区分析

应用叠加原理，将Ⅰ型，Ⅱ型和Ⅲ型裂纹尖端附近区域的应力场进行叠加，从而得到Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ复合型裂纹尖端附近区域的应力场。在此基础上，依据Ｍｉｓｅｓ屈服准则，导出Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ复合型裂纹尖端的塑性区边界曲线方程。最后，对各种类型的裂纹尖端的塑性区进行了讨论。     

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。     

Ⅰ,Ⅱ复合型裂纹尖端的塑性区分析

应用叠加原理,将Ⅰ型和Ⅱ型裂纹尖端附近区域的应力场进行叠加,从而得到Ⅰ,Ⅱ复合型裂纹尖端附近区域的应力场。在此基础上,依据Mises屈服准则,导出Ⅰ,Ⅱ复合型裂纹尖端的塑性区边界曲线方程。通过一个实例对塑性区的尺寸与形状进行了具体地分析和有意义地探讨。     

疲劳裂纹尖端塑性区的云纹法测定

本文用云纹法获得了GCr15钢经拉一拉疲劳试验后裂纹尖端的云纹信息,计算处理得出裂纹尖端塑性区的主应变场,其形状好似蝴蝶,建立了蝴蝶形主应变场的数学式子。实验结果表明:与轴呈45°方向上的ε_x为零且主应变场梯度最小,而沿裂纹方向主应变梯度最大,间接地证实了Laird的展性裂纹扩展钝化机制。     

硬化对裂纹塑性区的影响

利用HRR理论对幂硬化材料在裂纹尖端附近的应力分析结果，在考虑材料硬化的条件下对裂纹尖端塑性区的大小做了重新估计．在塑性区长度与裂纹长度相比较甚小的情况下．进行了相应的数值计算，发现硬化使塑性区变小．     

非均质焊接接头的裂纹尖端拘束与J积分应用的可行性

采用弹塑性大变形有限元方法，分析了平面应力状太民下非均质焊接接头中以应力三轴度表征的裂纹尖端拘束。结果表明，接头中裂纹尖端拘束不能满足ＨＲＲ场要求而显示出与接头区配、裂纹长度和裂纹模型有关的复杂演化规律。因此，在焊接接头直接应用Ｊ积分作为断裂参量存有问。     

塑性情况下预制V型裂纹尖端应力强度因子的修正

本文在现有研究工作的基础上,考虑了预制V型裂纹尖端存在塑性区的情况。首先探讨塑性区的大小,然后对弹性情况下求得的应力强度因子进行了修正。     

焊接裂纹尖端应力强度因子数值计算

开发了二维边界元计算程序，用于计算焊接裂纹尖端应力强度因子．计算结果与经典解十分近似，平均相对误差不超过４％．该方法简便可靠，适于工程应用，为研究焊接结构裂纹及其寿命分析提供了方便     

焊接接头裂端塑性区发展与应力三轴性

采用有限元计算方法分析了平面应变条件下中心裂纹和三点弯曲不同强度匹配和裂纹深度试样中的裂端场．结果发现，焊接接头裂端应力三轴性随加载方式、裂纹长度及焊缝和母材匹配性质不同而变化，并从焊缝和母材塑性区发展及应变硬化方面进行了解释．同时指出，由于焊缝和母材塑性变形及交互作用导致的裂端韧带上拉应力的改变是不同接头中应力三轴性变化的根本原因     

焊接HAZ微区转变及晶粒长大规律研究

采用不同热输入对12mm SS400超细晶钢进行焊接,并对焊接接头过热区、正火区及不完全正火区晶粒长大程度与组织变化情况进行分析.结合有限元数值模拟的方法研究焊接热影响区及各子区宽度、组织、硬度随热输入的变化规律,得出焊接热输入与HAZ宽度关系曲线符合Boltzmann平衡态理论.试验结果表明,热输入为9.6~22kJ/cm进行焊接时,HAZ及各子区宽度变化较小;当热输入大于22kJ/cm时,HAZ宽度随热输入的增加而增加,尤其正火区宽度大幅增长.同时,过热区组织随着热输入增加片状贝氏体减少,逐步形成粗大的魏氏组织.接头硬度峰值逐渐升高,局部软化区逐渐扩大.在大热输入焊接时,焊接预热可有效抑制热影响区宽度发展.     

高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模拟研究

基于高频直缝焊管焊接热源的计算结果,综合考虑材料的物理属性随温度的高度非线性变化,以及高频加热的焊缝热影响区特有的温度分布规律,利用ANSYS有限元软件建立了高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模型。获得了高频焊管温度场和残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析。通过后处理模块,给出了焊缝部位残余应力的分布趋势,并分析了高频感应焊接残余应力的主要形成原因。发现焊缝附近的轴向残余应力较大,其中有些数值接近材料的屈服强度,而周向残余应力仅为材料屈服应力的1/3左右,径向残余应力数值较小,工程上可以忽略。     

加载频率对材料缺口塑性区及残余应力影响的研究

加载频率对材料缺口塑性区及残余应力影响的研究表明：４０Ｃｒ钢调质和正火态随加载频率的提高，塑性变形传播速度减小，导致缺口根部塑性区尺寸度减少，塑性区尺寸的减小使得应变集中程度和应变梯度增加，使其表面残余压应力增加；而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢固溶处理态随加载频率的提高未见有塑性区尺寸和表面残余应力发生变化．表明４０Ｃｒ钢调质和正火态缺口塑性区及残余应力存在加载频率效应，而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢固溶处理未见有加载频率效应出现．显然，这与各材料状态所具备动态应力应变响应的能力有关     

塑性成形过程三维刚塑性有限元模拟软件开发

刚塑性有限元法是模拟塑性成形过程的有效手段。本文介绍了自行开发的三维刚塑性有限元模拟软件的主要功能,通过对给定算例的模拟计算与实验验证,检验了软件的可靠性与适用性。     

含损伤焊接接头裂纹体J积分的有限元数值研究

针对三点弯曲裂纹试样，利用弹塑性损伤-应变耦合的有限元方法，研究了在不同强度匹配焊接接头中，母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律研究结果表明，在焊接接头中，材料损伤的出现将使裂纹扩展驱动力J积分增加，即裂纹更易扩展。对于高、等和低匹配的焊接接头，在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下，随着母材区断裂应变的减小，焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高，使结构的安全性下降。随着接头强度匹配比的降低(母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱。     

Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁索体+晶界块状铁索体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiOx+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+ MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.     

基于人工神经网络的锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测

为建立锌基合金焊补修复后的焊接区性能与其磨损工况关系,以ZA12合金熔化焊热影响区(HAZ)组织模拟试样的磨损试验数据为样本,采用径向基函数网络,建立由ZA12合金HAZ磨损工况条件与其摩擦学性能的人工神经网络模型。试验结果表明,训练出的网络模型具有收敛快、精度高等优点,完全可用于锌基合金熔化焊HAZ摩擦学性能预测．     

预测焊接变形的残余塑性应变有限元方法

介绍了焊接以后构件中残余塑性应变的确定，以及基于残余塑变预测焊接变形的有限元方法，并给出了计算实例。