缺口夹角对细观解理断裂应力的影响

用弹塑性有限元 (FEM)方法分析了 C- Mn钢不同缺口夹角 4点弯曲试样(4 PB)缺口前的应力 -应变场分布 .精确测量了解理起裂源距缺口根部的距离和细观解理断裂应力σf.结果表明 :当缺口夹角从 10°增加到 90°时 ,断裂时的高应力、应变分布产生了明显变化 ,而σf 值相对保持不变 ;解理的临界事件也没有变化 ,表现为铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入邻近基体 .因而 σf 主要由临界裂纹的长度决定 ,缺口夹角及与其相关的高应力体积对σf 的值几乎没有影响     

缺口根半径对解理断裂应力σ_f的影响

采用有限元方法计算了不同根半径缺口弯曲试样缺口前的应力应变分布,通过测定解理断裂点距缺口根部的距离,精确测定了解理断裂应力。当根半径从0.25变化到1.0时,断裂载荷及应力分布有明显的变化,但基本不变。不同根半径试样的临界解理事件均是由铁素体尺寸的微裂纹向周围基体的扩展,因此,主要取决于铁素体晶粒尺寸而不是为找到适合薄弱组织所需的高应力体积。解理断裂点不一定在最大主应力处,其位置与缺口前应力应变的相对分布及薄弱组织的随机分布有关。材料的(为屈服强度)越高,断裂载荷越高,在缺口试样中是一个有用的韧性评价参量。     

基于失效评定图的压力容器安全模糊评定

探讨了含缺陷压力容器基于失效评定图评定结果的模糊分析，给出了基于失效评定图的载荷因数安全裕度隶属函数．     

考虑约束效应的概率断裂失效分析

针对试样几何、加载方式会在裂纹尖端产生不同的约束效应,对存在缺陷的构件进行安全性评定、寿命评估和失效概率计算时考虑约束效应,在R6失效评定曲线基础上,采用T-应力作为约束参量,建立与约束相关的失效评定曲线.在单向和双向载荷情况下,利用Mont-carlo法对存在半椭圆形表面裂纹的构件进行概率断裂力学分析,并与由传统R6失效评定曲线得到的结果进行比较.在不同的双向载荷比和裂纹几何情况下,讨论约束效应对裂纹失效概率和失效点位置预测结果的影响程度.结果表明,裂纹尖端的约束效应对构件断裂失效概率和起裂点位置均具有较大的影响;载荷比越大,由两种评定曲线计算得到的失效概率越接近.     

对金属材料高温缺口持久试验的研究

为进一步弄清缺口持久断裂的机理,作者采用持久试验,金相分析、有限元计算相结合的方法进行研究,修正了传统的概念。1.各国标准都以棒状缺口试样持久试验的结果来衡量材料的高温性能,传统上认为是反映材料的“缺口敏感性”。研究表明,标准缺口持久试验的实质是反映材料在多向应力作用下的抗主裂纹萌生与扩展的能力。2.各国标准都以理论应力集中系数K_t作为确定试样几何参数的主要依据。对K_t的物理意义,传统上都按缺口处轴向应力的最高值与平均值之比来理解。研究表明,实际的应力集中系数远较K_t值小,K_t实质上是反映了缺口拘束度和应力三向性的高低。3.各国标准都只用棒状缺口试样进行试验,而美国标准ASTME 292-69除棒状外还允许采用板状缺口试样。研究表明,棒状和板状缺口试样的断裂形式及应力应变再分布都不同:K_t值相同或相近的两种试样,持久寿命可能相差达数十倍之多。因此,应特别注意这两种试样各自适用的场合。故传统上一律采用棒状缺口试样的做法是不妥的。     

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     

孔边裂纹J积分失效评定曲线

计算了单边椭圆缺口试件（ＳＥＮＣＰ）高应变区裂纹的Ｊ积分失效评定曲线（ＦＡＣ），考察了影响ＦＡＣ的几种因素。结果表明：在外加载荷与塑性屈服载荷之比（Ｌｒ）１．０时，用Ｒ６通用失效评定曲线进行结构高应变区裂纹断裂评定与疲劳剩余寿命估算是安全的。     

氟橡胶F275对某钛合金零件应力腐蚀失效分析

对在氟橡胶F275裂解环境下进行腐蚀失效试验的某钛合金试验套筒断口进行了失效分析,确定了套筒的断裂性质,分析了断裂原因.套筒的断裂性质为应力腐蚀断裂,试验温度下氟橡胶的裂解是套筒发生应力腐蚀断裂的主要原因.     

考虑韧性撕裂的延性断裂评定方法研究

对考虑韧性撕裂的延性断裂评定方法进行了分析研究，重点研究了Ｒ６第３版的高级评定方法，对其第二种分析方法的评定准则提出了改进意见，指出从稳定性考虑，规定用失效评定线与评定点轨迹线间的最代交角要求来替代Ｒ６中的Ｆｇ＾Ｌ／Ｆ０＾Ｌ≥１．２的准则更适宜直观，对少量撕裂扩展的扩展量Δａｇ规定了更为具体的定义，还对防止撕裂失稳的高级工程评定方法，即韧性撕裂全过程的精细评定方法的评定作了具体规定。     

锯片应力分布与失效分析

建立了圆锯片的离心力分析模型,采用有限元方法对圆锯片在高速旋转切削时引起圆盘基体应力和应变进行分析;同时运用经典弹性力学知识,对工作条件下圆锯片基体热应力和应变分布进行了分析,并对实际中圆锯片的破坏形式,进行了失效机理分析.探讨了圆锯片在实际工作中受载情况,力求较为真实的反映圆锯片工作过程中的实际应力和应变分布情况,为人们进行合理的锯片结构设计和制造工艺提供理论依据.     

加载速率对低合金钢缺口断裂行为的影响

通过对低合金钢(FCW-62)在-100℃1～500mm/min不同加载速率下缺口试样四点弯曲实验及断裂应的测量,研究了加载速率对低合金钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:加载速率较低时,断裂应力较高;加载速率较高时,断裂应力较低.断裂应力的变化是由断裂的临界事件随加载速率的变化引起的,并且当临界事件相同时断裂应力不随加载速率变化.当加载速率在30mm/min左右时,缺口韧性随加载速率的增加迅速下降,这是由于断裂应力在此时发生了突然改变.     

V型缺口应力及应力强度因子的计算

断裂力学理论和应用对平面线弹性线裂缝问题已相当成熟，但对V型缺口(如混凝土坝坝踵)的研究还不很多．实际上当V型缺口的a=2π时(图1)即为线裂缝，因而研究V型缺口的应力和应力强度因子将更具有普遍意义．用常规有限元法虽也能求解，但要求网格分得很细，工作量很大，且不易掌握．文献[1]对此类问题曾有所研究，但没有给出应力强度因子的求法．亦有人提出用边界配置法求解，但边界条件复杂时实用性较差．本文对V型缺口应力及应力强度因子的计算做了一些探索，推导了缺口附近位移场，应变场和应力场的任意高阶级数表达式，并据此构造了能反映V型缺口应力奇异性的扇形奇异单元．     

缺口根半径对NiTi形状记忆合金缺口前应力-应变分布和马氏体相转变的影响

用有限元法(FEM),计算不同缺口根半径的NiTi形状记忆合金紧凑拉伸试样在加载-卸载单次循环载荷下缺口前的应力-应变分布和马氏体体积分数.计算表明:4个特征载荷,即加载时缺口尖端A向M转变开始和结束时的载荷以及逆转变M向A转变开始和结束时的载荷,均随着缺口根半径的增加而增大.在相同特征载荷下,缺口前端区的最大正应力yσy和等效应变ε以及相应于马氏体相变的应力平台的长度均随着缺口根半径的增加而增大.缺口前端的马氏体体积分数随着到缺口尖端距离的增加逐渐下降,在特征载荷下,随着根半径增加,马氏体体积分数增加,发生马氏体相转变的区域增大.     

基于缺口应力法的焊接接头多轴疲劳分析

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、IIW和EESH 3种多轴疲劳准则计算出等效缺口应力并将其统一在同一坐标系统下;最后采用最小二乘法拟合出适用于多轴疲劳评估的缺口寿命曲线。与IIW标准推荐的单轴曲线相比,这些多轴缺口疲劳曲线具有更低的倾斜度和更高的疲劳等级,即多轴加载时明显降低了10~3~10~6次中周范围内的疲劳强度值,而对10~6~10~7次高周疲劳范围的影响则相对有限。     

残余应力对高周疲劳性能的影响

残余应力对光滑试样高周疲劳的作用,采用多轴应力的Dang-Van 图估算,有较好的线性关系;在裂纹体上作用的残余压应力可提高裂纹的闭合力,从而降低裂纹的扩展速率,甚至停止扩展;对于缺口试样,残余应力的集中和松弛对疲劳极限的作用较为显著。     

对双向应力椭圆理论的质疑

目前在套管柱强度设计中广泛应用的双向应力椭圆（塑性椭圆）理论，在其推导过程中忽略了与周向应力σｔ具有同等地位、同等重要性的径向应力σｒ，这在理论上是不正确的，并由此导致了椭圆的４个象限出现违背第四强度理论的自相矛盾现象。双向 力椭圆理论曲线与实验数据符合程度不高。所以，应当重新评价双向应力椭的正确性，研究套管柱组合强度设计的新理论。     

多轴变幅非比例加载方式对缺口尖端应力应变场的影响

对带有U形缺口的圆柱形试件,利用有限元分析软件计算各种多轴循环加载情况下缺口根部的局部应力应变场,给出并讨论缺口根部的局部应力应变响应及其数值结果.计算结果表明:对恒幅拉伸与变幅扭转复合加载,恒幅拉伸载荷分量在一般性的缺口尖端应力应变场分析中可以忽略;非比例加载相位差的存在对滞回线的偏移有一定影响;对变幅拉伸与变幅扭转载荷复合加载,两种载荷分量都影响滞回线的形状,影响程度取决于其在双轴加载中的相对应力幅值大小.     

缺口对车轴钢疲劳性能的影响

采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.