关于某些断裂力学问题分析方法的探讨

本文对裂纹问题提出了一组方案。对于弹性裂纹问题,本文推广了钱伟长在奇异项上叠加普通有限元的方法,使之可用于Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ、Ⅱ混合型裂纹的应力强度因子的计算;对于弹塑性裂纹问题,本文给出了一种求解平面应变Ⅰ型裂纹近似解析解的方法。     

凹模裂纹的成因及其防止措施

对120 mm×80 mm×15 mm报废的CrWMn钢凹模取样,通过硬度检测、烧伤检查、显微组织观察、工艺试验等试验方法,分析了CrWMn钢凹模裂纹形成的淬火温度过高、严重回火不足、磨削工艺不当等原因。在此基础上,提出了选择适当淬火温度和冷却速度、均匀加热、充分回火、合理磨削等防止措施。     

铁中Ⅰ型裂纹裂尖场的有限元模拟与形变分析

以体心立方铁紧凑拉伸试样为研究对象,用有限元模拟计算了{100}<110>、{110}<110>、{111}<110>3种Ⅰ型裂纹裂尖应力场.3种不同的裂纹取向将体心立方铁的刚度矩阵转化为不同形式,导致裂尖应力场的不同.研究表明,{110}<110>和{100}<110>裂纹裂尖应力场沿裂纹张开面呈对称分布,与将材料假设为各向同性时裂尖场分布相似;而{111}<110>裂纹裂尖场在裂纹面上下呈不对称分布.这种裂尖场分布的不对称性也是导致裂纹扩展过程中裂尖微结构演化多样性的原因.     

微裂纹区对主裂纹扩展的影响

基于Gong推导的主裂纹与微裂纹的理论解,分析了微裂纹区对主裂纹的影响。通过最大周向应力判据,定性和定量地分析了微裂纹区对主裂纹扩展方向的影响。通过计算主裂纹的等效应力强度因子,定性地分析了微裂纹区对主裂纹扩展速率的影响。结果表明:当微裂纹区位于-75°θ75°时,微裂纹区增加主裂纹的扩展速率,而位于-150°θ-75°和75°θ150°时,减弱主裂纹的扩展速率。当微裂纹区位于-30°θ30°时,对主裂纹的扩展方向影响不大;当位于30°θ115°和-150°θ-115°时,主裂纹朝逆时针方向偏转;当位于-115°θ-30°和115°θ150°时,主裂纹朝顺时针方向偏转。这些结果能够为预测脆性材料的疲劳和断裂行为提供有用的信息。     

空孔缺陷与邻近运动裂纹的相互作用初探

运用落锤冲击加载方式,实现对试件的动态加载,研究了空孔缺陷对临近运动裂纹扩展形态的影响,分析了运动裂纹扩展过程中的动态应力强度因子和速度的变化趋势。结果表明:空孔缺陷对临近运动裂纹具有"吸引"效应,并且这种"吸引"效应的强度随着空孔缺陷与邻近运动裂纹距离的增大而减弱。此外,空孔缺陷对临近运动裂纹的扩展具有明显的抑制作用。运动裂纹在空孔缺陷处的再次起裂更为困难,需要更多的时间积蓄能量。实验结果为后续深入研究运动裂纹与材料缺陷的相互作用提供了实验思路。     

板坯连铸机拉矫辊热应力分析

采用有限单元法计算板坯连铸机拉矫辊热应力分布。分析拉矫辊产生裂纹的原因,提出了相应的改进措施。     

三维多晶体材料微结构的力学响应计算

材料微结构细观力学响应的数值计算对于识别"材料结构弱点",评估微裂纹的启裂、扩展,预测微结构材料损伤后的材料性能,推演"微结构虚拟失效"行为具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维多晶体材料微结构的代表性体积单元,通过C语言程序设计、Python脚本语言混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,从而有效地实现三维多晶体材料微结构的细观应力响应计算.     

二次冷却对板坯中间裂纹的影响

目前,如何在保证铸坯质量的前提下提高内部质量,特别是防止影响最终产品轧制性能的严重中间裂纹的出现,是转炉一连铸治金工艺路线存在地普遍问题。结合连铸板坯凝固过程的二冷DYNACS冷却模型模拟计算,阐述了二次冷却对铸坯中间裂纹的影响,并在此基础上提出了解决方案。     

大温差环境条件下混凝土表面裂缝损伤

利用Workhorse-1热膨胀仪对硬化水泥浆和粗集料的热变形差异性进行了研究.结果表明,在85℃时水泥浆体的热膨胀率是粗集料的2倍多.试件在20℃～85℃温度范围进行的热循环中,水泥浆体-集料界面处的缝隙逐渐增大.经过60次循环时裂纹扩展了165μm;经过120次循环后,混凝土试件表面可观察到明显裂纹.水泥混凝土中不同组分之间热膨胀的差异性可能导致其表面损伤.