LC4—M材料复合型韧断主要影响因素的分析

通过分析LC4－M铝合金材料在不同复合比载荷下的断裂试验结果,参照常规断裂现象,修正了一般断裂试验中认定裂纹启裂方向的方法,结合不同复合比下裂尖附近应力三维、主应力方向的计算分析,得到：在裂端的钝化变形区域、应力三维度的极大值处,对应于裂纹的启裂位置,即使在高韧性材料中发生剪切断裂的情况下也是如此;裂纹的启裂方向在拉伸断裂时与启裂点最大拉应力方向有关,在剪切断裂时启裂点最大剪应力方向有关,引起两种形式断裂的主要因数和破坏机理有很大不同。     

几种金属材料断裂条件的试验研究

考察了几种金属材料在常规破坏试验与拉-扭双轴破坏试验中，随受力条件不同，材料不同形式断裂破坏变化规律和相应的断裂条件；利用几种韧性材料复合型断裂试验结果，分析了随应力三维度变化，材料中孔洞成核形状与聚合方式的变化规律，分析了不同断裂形式时启裂点、启裂方向变化规律及主要影响因素。研究表明，从材料断裂物理机制来看，裂纹体与无裂纹体断裂破坏实质是相同的，随材料塑性因素与应力三维度变化的影响。材料内孔洞成核形状由椭球形逐渐变化为细长形，材料断裂由正拉断转向剪断，裂纹体与无裂体材料的断裂形式、断裂危险点、危险点上断裂方向等宏观量也有着相同的变化规律；区分不同物理机制建立断裂条件，可能适合解决金属材料不同形式的断裂力学问题。     

金属材料脆性断裂机理的实验研究

材料的脆性断裂有许多准则和模型,但对脆断机理和变化规律缺乏合理的描述,给工程应用带来不便。本文对典型脆性材料球墨铸铁、灰铸铁分别进行了拉扭双轴断裂实验和常规拉伸、扭转破坏实验;对韧性金属材料合金钢进行了单轴拉伸颈缩破坏实验。通过上述实验分析了脆性材料和韧性材料发生脆性断裂的机理特征并选择应力三维度作为应力状态参数描述危险点的应力状态,同时考察了脆性材料和韧性材料发生脆性断裂的主导因素。结果表明:韧性材料45#钢和14CrNiMoV合金钢在颈缩断面心部应力三维度值较大时发生脆性拉断,而在颈缩断面边缘处应力三维度值较小时发生剪断;脆性材料球墨铸铁在应力三维度值为0.0～0.33之间变化时均发生脆性断裂;灰铸铁在应力三维度值大于0.0时发生脆性拉断,而在应力三维度值小于0.0时发生剪断。因此可以认为,材料的细观组织结构和危险点应力状态是影响断裂机理及变化规律的主要因素。对于同种材料,随着应力三维度代数值从小向大变化材料的断裂机制由塑性剪切断裂逐渐转变为脆性断裂。本文通过对几种材料的脆性断裂危险点和断裂方向的研究给出了脆断宏观破坏条件。     

几种金属材料宏观断裂形式的试验研究

总结了几种金属材料在常规破坏试验过程中的断裂现象，分析了不同材料不同应力三维度下的几种宏观断裂形式，结果表明，金属材料在不同受力形式下，随应力状态参数Rσ从大向小变化，断裂机理从穿晶脆断，向以孔洞扩张聚合、局部剪切带的扩展转化，材料可能依次发生解理脆断、孔洞正断、有孔洞影响的剪断、无孔洞影响的剪断等四种断裂形式，材料断裂危险点与断裂条件也随着发生变化。     

脆性材料破坏与莫尔理论存在的问题

材料受力时应力状态不同，则断裂过程物理机理会发生改变，脆性材料受拉时发生的拉断与受压时发生的剪断，是两种不同物理机理的断裂形式，而莫尔强度理论用一个断裂条件解决这两种断裂形式的强度问题，是否合理需要讨论，结合灰铸铁HT200材料在不同受力条件下的断裂破坏试验，对此问题进行了研究，结果表明，莫尔理论对复杂应力状态下材料断裂不能合理、准确地进行强度计算。     

关于“承压灰口铸铁构件的强度分析”一文的讨论

指出了“承压灰口铸铁的强度分析”一中出现的失误，并对内摩擦力以及摩阻剪应力的概念提出质疑；结合几种材料的剪切断裂试验，对剪断方向和剪断的因素作了讨论。     

复杂应力状态下岩石的破坏形式及断裂准则探讨

复杂应力状态下岩石破坏特性的精确描述对于岩土工程结构设计具有重要的意义.基于多种岩石不同受力形式下的试验结果,将岩石的破坏形式分为拉断、局部剪切破坏和整体剪切破坏,使用应力三维度作为应力状态参数,分析岩石的破坏形式及不同破坏形式下强度参数随应力状态的变化规律.结果表明:对同种岩石,随应力三维度代数值减小,其破坏机理由拉断逐渐变化为局部剪切破坏和整体剪切破坏,三种破坏形式之间存在两个应力三维度分界值.对三种破坏形式,控制断裂发生的主要因素也不同.拉断主要受最大拉应力控制,局部剪切破坏由最大切应力主导,但同时受体变应力的影响,而整体剪切破坏仅由最大切应力控制.因此针对三种破坏形式,分别选择控制破坏的参量,提出破坏判据,并通过煤样和大理岩的单轴和三轴压缩试验结果验证了判据的正确性.     

风沙粒子冲击钢结构涂层力学行为的理论与有限元分析

利用接触力学理论和三维有限元分析了钢结构受到风沙粒子冲击后其涂层表面接触区应力、涂层内部应力、涂层与基体界面上应力的分布规律。分析结果表明:涂层表面径向应力在接触中心出现最大压应力,在接触区边缘出现最大拉应力,且在接触区边缘易发生环状撕裂破坏;在涂层内部,涂层对Z向应力的承受力较好;涂层内部剪应力的最大值出现在碰撞接触点的左下方和右下方,这两个位置易受到剪切破坏,在接触点和剪应力最大值之间的剪应力变化速度较大;涂层与基体界面上r/h为0~0.4时,Z向应力变化较小;在r/h为0.4~1时,Z向应力剧烈减小;r/h1时,Z向应力基本保持不变;涂层与基体界面上剪应力最大值出现在冲击点附近,且冲击点附近剪应力变化较大,易引起剪切撕裂破坏。     

薄膜涂层材料界面纯剪破坏标准试验法的开发

界面强度是薄膜涂层材料的最重要的性能指标之一，目前尚缺乏有效的测量方法。测量界面强度的主要困难在于寻求一种便于试验的试件形状和加载方式，使得界面上能够产生不同的应力状态，即在不同的剥离应力和剪应力比的状态下发生破坏。本文采用有限元数值分析（ABAQUS），研究了几种具有简单几何形状的试件的界面应力，并基于大量的数值试验，设计了剪应力为破坏支配因素的试件形状和加载方式，并且给出了便于应用的最大界面剪应力的经验估算公式。该经验公式可以适用于各种材料组合和薄膜涂层的厚度。研究结果表明，通过对薄膜涂层材料试件的基体引入缺口以产生应力集中，进行普通的四点弯曲试验，可以进行剪应力占支配地位的界面破坏试验。利用本文提出的试件形状和相应的最大界面剪应力经验公式，可以通过破坏试验简单地得到界面的剪切强度。     

金属拉扭强度关于材料声速及加载速率最小二乘法的回归模型

为了研究不同加载速率下金属的拉扭强度及其预测方法,利用声发射检测仪及电子拉扭试验机分别对铸铁和中碳钢标准试件进行了声速测定及不同加载速率、加载路径下的拉伸-扭转组合变形试验,得到了各试件材料的声速值及相应加载方案下的载荷-变形曲线;根据平面应力状态及强度理论,推导出了材料拉扭破坏的最大正应力、最大剪应力;利用试验中采集的最大轴力、最大扭矩计算得到了材料的拉扭破坏应力、破坏面方向;基于最小二乘法拟合得到了材料拉扭强度关于材料声速值、拉伸与扭转加载速率的多元回归模型。研究表明:随着拉伸与扭转加载速率的增加,铸铁、碳钢的破坏应力分别呈现总体上升、总体下降的趋势;相同加载速率、不同加载路径下材料的破坏强度各不相同;建立的回归模型能较好地预测给定材料在不同加载速率下的破坏应力,并以此建立塑性及脆性材料的拉扭强度条件。     

On Pure Shear

Following on the work of Belik and Fosdick, an extremely elementary proof is given for a fundamental theorem concerning pure shear.     

Modeling of Shear Localization

The process of shear localization on discrete systems of lines is considered. The shear lines are modeled by curved mathematical cuts with conditions on them providing the possibility of appearing of discontinuities in shear displacements. A class of stress functions is constructed, which allow one to describe the stress-strain state in an elastic ring with an arbitrary number of shear cracks in the form of logarithmic spirals.     

The role of the mathematical mean value theorem (MVT) in rheometry: an easy way to convert apparent flow curves into correct ones

The mean value theorem of integral calculus guarantees that the apparent viscosity η _a can easily be converted into the correct viscosity η. For ordinary liquids there is a direct identity between η _a and η but the apparent shear rate (or apparent shear stress) has to be shifted to the representative shear rate γ˙^ (or representative shear stress τ^). A model free approximation scheme is introduced which implies a constant shift factor. The corresponding approximation for η is acceptable for liquids most commonly encountered. For plastic fluids the relation between η and η _a is more complex since it involves a function depending upon α; the yield stress relative to the maximum stress within the viscometer. Using the same approximation scheme as before the shift factor will involve α as well. The corresponding approximation of η is shown to be acceptable for the whole range of α. Received: 7 February 2000/Accepted: 15 February 2000     

具有切应力梯度的平行平板流动腔的构造

在近年来关于流体切应力与细胞力学行为之间关系的研究中,流体切应力梯度被认为是诱发动脉粥样硬化和内膜增生的重要因素之一.本文探讨如何利用常用的离体细胞力学实验工具--平行平板流动腔模拟具有梯度的定常流切应力环境.结果表明,根据Hele-Shaw流的原理和常用复势W(Z)=AZn(n＞1)的特性,可构造出具有各种切应力梯度分布的流动腔.与其它模拟切应力梯度的方法比较,本文的方法更加简洁、可行.     

三向应力Mohr圆的真实构成及剪应力作用方向的确定

三向应力Mohr圆的构成在传统上是借助公式推证而得，并以平面图形来表示，缺乏三维的真实感和直观性。在应力应变分析中，对于平面应力问题，可以通过平面应力摩尔圆确定过一点不同斜面上的应力分量及其作用方向。对于三维问题，利用摩尔圆图解法可以确定某一斜面上的正应力和剪应力的数值，但不能表示剪应力的作用方向。剪应力的作用方向需要通过另外的图解方法来确定。本文分别从坐标系旋转和数值计算的角度解释了三向应力Mohr圆的构成过程，形象地说明了Mohr圆的物理本质。针对三向应力Mohr圆不能表示剪应力作用方向的问题，通过矢量运算，给出了剪应力作用方向的确定公式。     

胶补加筋板应力强度因子及胶层剪应力计算

在铆钉力法的基础上，提出计算胶接修补加筋板结构应力强度因子及胶层剪应力的解析法，对分析胶接修补的加筋板强度具有现实意义．利用影响系数，可以得到筋条、补片及蒙皮位移的表达式，根据位移协调条件，建立联立方程，从而得到胶层剪应力及铆钉力．通过解析式，计算裂纹尖端的应力强度因子，分析补片对结构修补的效果，综合考虑了筋条及补片对应力强度因子的影响．     

泡沫流体的剪应力与法向应力差

本文在同时考虑表面张力与粘性力的情况下,以三维模型—长菱形十二面体及泡沫的应力张量表达式为基础,得出了泡沫的剪应力及法向应力差表达式,并通过计算机进行了求解,讨论了泡沫粘度、泡沫大小等因素对剪应力及法向应力差的影响。 实验使用了 RMS-605 大型流交仪、RV-2 流变仪及毛细管流变仪测定泡沫流变特性。消除了表面滑移影响后得到的剪应力与法向应力表数据与理论结果较接近,说明理论模型具有一定的实用价值。     

Transient shear flow properties of fiber-filled polyethylene melts

The growth and relaxation of shear and normal stresses have been investigated for glass and carbon fiber-filled polyethylene melts over a wide range of shear rates and temperatures by means of a cone-and-plate rheogoniometer. Flow parameters and flow curves characterizing the stress overshoot and relaxation phenomena of the fiber-filled systems were determined experimentally. The influence of fiber loading, fiber size and temperature on the transient flow parameters are discussed.Predictions by the Meister and Bogue constitutive equations were compared with the experimental data for the transient shear and normal stresses. These equations predict satisfactorily the non-linear transient shear flow of polymer melts and its fiber-filled systems.     

Stress Distribution in a Slip Trace of Deformed Ni3Ge Single Crystals

The shearstress distribution produced by distortion of Ni₃Ge single crystals under compression is studied. The evolution of the dislocation structure during deformation of Ni₃Ge single crystals of various orientations ([2¯34], [1¯11]$, [1¯39], and [001]) at T = 77, 293, 523, 673, and 873 K is analyzed. It was found that, up to failure strains, the dislocation structure is characterized by a uniform dislocation distribution. Regardless of the strainaxis orientation, the linear relation = f(^0.5) is valid for all the test temperatures except for T = 77 K. The deviation from the linear relation at T = 77 K is due to the suppressed thermally activated slip of dislocations in nonuniformstrain fragments at the specimen edges. In these fragments, the shear stresses are substantially reduced, and hence, the stresses produced by the dislocation cluster retard the development of slip in this trace.     

Experimental validation of steady shear and dynamic viscosity relation for yield stress fluids

A common problem when studying yield stress fluids under steady shear in rotating rheometry is that of sample fracture. It is therefore preferable to work with oscillating shear, where fracture is limited. Doraiswamy et al. (1991) proposed a model for yield stress fluids that predicts the relation: ^*( _m ) = (y) between the viscosity in steady shear and the complex viscosity in dynamic shear. The present study validates this relation experimentally with both controlled stress and controlled strain, and demonstrates its limitations. Three yield stress fluids were used: a lubricating grease with lithium based soap, a thixotropic dispersion of colloidal silica in a polymer solution and a non-thixotropic aqueous gel.