断裂韧度试样应力强度因子的简便计算式

在断裂力学中,应力强度因子K_1是主要数据之一。因此,K_1的计算是断裂力学的一个重要内容。本文只讨论三点弯曲试样(图1)及紧凑拉伸试样(图2)的应力强度因子K_1的表达...     

切口曲率半径对岩石断裂韧度KIC值的影响

本文对岩石三点弯曲试样的切口曲率半径与其断裂韧度 K_(Ic)值间的关系进行了详细的实验研究及理论分析.对岩石 K_(Ic)测试中切口的选择提出了建议方法.     

用测J_(1c)的方法定中强度钢的断裂韧度K_(1c)

一、引言 线弹性断裂力学在高强度材料应用方面取得的极大成功,引起了工程界的普遍重视。对于中低强度钢低应力破坏的构件,同样也可应用线弹性断裂力学进行强度设计。为此必须测定其K_(Ic)直接测定K_(Ic),要求试样满足线弹性平面应变条件,按ASTM-E399-72规定,即 a, B, (W-a)≥2.5(K_(Ic)/σ_y)~2 (1) 对于屈服强度σ_y较低,而K_(Ic)又较高的中低强度钢,例如σ_y=50公斤/毫米~2,K_(Ic)x=300公斤·毫米~-3/2的钢,欲直接测定K_(Ic),满足条件(1)的三点弯曲试样尺寸为:厚度×高度×跨度(B×W×     

平面应变下紧凑拉伸试样的动态断裂韧性的实验研究

材料的动态断裂韧性是衡量材料在动载荷作用下抵杭裂纹扩展能力的重要指标,以往的材料动态断裂韧性测试多采用三点弯曲试样,而针对紧凑拉伸试样的动态断裂韧性研究很少.本文将紧凑拉伸试样(即CT试样)简化成等效弹簧质量模型,得到了CT试样动态应力强度因子的近似表达式.对Hopkinson压杆装置进行了改进,利用改进后的实验装置进...     

一种基于SHTB的Ⅱ型动态断裂实验技术

冲击剪切载荷作用下动态断裂韧性的测定是材料力学性能和断裂行为研究中重要组成部分.为了测定材料的Ⅱ型动态断裂韧性,许多学者采用不同的试样与实验方法进行了实验,但限于实验条件,裂纹断裂模式往往是I+Ⅱ复合型,而不是纯Ⅱ型,因而不能准确测得材料的Ⅱ型动态断裂韧性.鉴于此,本文基于分离式霍普金森拉杆(split Hopkinson tension bar,SHTB)实验技术,提出一种改进的紧凑拉伸剪切(modified compact tension shear,MCTS)试样,通过夹具对MCTS试样施加约束,从而保证试样按照纯Ⅱ型模式断裂.采用实验-数值方法对MCTS试样动态加载过程进行分析,将实验测得的波形输入有限元软件ANSYS-LSDYNA,得到了裂纹尖端应力强度因子-时间曲线,并与紧凑拉伸剪切(compact tension shear,CTS)试样进行了对比.同时采用数字图像相关法进行了实验,验证了有限元分析结果.结果表明,MCTS试样在整个加载过程中K_I K_Ⅱ,裂纹没有张开;而CTS试样在同样的加载过程中K_IK_Ⅱ,出现裂纹张开现象.这说明MCTS试样能够准确地测定材料的Ⅱ型动态断裂韧性,为材料动态力学测试提供了一种有效的实验技术.     

K_(IC)试验数据的统计处理

本文在分析了按标准试验方法测得的K_(IC)值的分散性产生的原因之后,确认用同种工艺状态、同一取样方向的同种材料制成的同尺寸试样在同一温度下测得的K_(IC)值为随机变量.用大小为43和30的子样分别检验了Lc4与30 CrMnSiNi2A 两种材料上述K_(IC)随机变量的分布特性,认为基本遵循正态分布.利用统计理论估计出取得在90%的置信度下与真值误差小于5%的K_(IC)平均值所需试样数约为4—6.指出在每组K_(IC)试验中用最少试样取得满足上述要求的K_(IC)平均值的具体方法。最后对用三根试样测定的K_(IC)平均值给以统计意义的说明.     

平面应变断裂韧度的简易测定装置

一、引言 随着我国国民经济迅速发展,国防工业和国民经济各部门,如原子能、航空、造船、机械制造、石油化工、铁路等,都提出了大量的断裂方面的问题,迫切需要应用线弹性断裂力学的成果进行强度设计,为此就必须测定材料的断裂韧度K_(Ic)。测定K_(Ic)的材料试验机,要求比较精密,而且需配有适合于自动记录仪表的载荷、位移传感器。我们在尚无电子式精密材料试验机的情况下,因陋就简,土法上马,设计了这套简易的K_(Ic)测定装置,并用它进行了一百多次K_(Ic)和J_(Ic)的试验。试验结果表明,这套简易装置符合断裂力学试验的要求。     

紧凑拉伸试样和双悬臂梁试样的K_I

基于等效力系原理,建立了紧凑拉伸(CT)试样和双悬臂梁(DCB)试样K_I的一般关系.利用这一关系和文献中的特定几何比例下的数值解,导出了CT试样K_I的三个表达式,分别对应于(W-a)/H比值的三种情况.其中之一可用于DCB试样.用边界配置法计算的DCB试样K_I实例与导出公式的预计相符极好.本工作的分析表明:文献[1]给出的CT试样K_I数值解比文献[2]要精确一些.     

销钉对FCP电位测试精度影响之BEM分析

本文用边界元法对销钉接触角及销钉孔半径对三种电流输入方式下紧凑拉伸试样的电位函数影响进行了分析。结果证明,人们在电位法测试中常用的电流输入方式容易引起误差,并非最佳方案.最佳方案是另一种同样方便的电流输入方式.     

38Cr MoAl高强度钢KIC值的实验研究

本文用三点弯曲试件对不同a/W值的高强度钢38CrMoAl的临界应力强度因子K_(Ic)值进行了系列的实验研究,实验结果表明:a/W值减小,则材料的K_(IC)值增大.当a/W=0.1时,其K_(lC)值为a/W=0.5的1.2倍.另外,还对a/W值不同时实验中应注意的一些问题,进行了探讨.     

牛股骨断裂力学的试验研究

本文用新鲜牛股骨做骨断裂力学试验,采用紧凑拉伸试样测定骨纵向裂纹的 K_C 值,且使用拱形三点弯曲试样和 C 形拉伸试样来测定骨横向裂纹的 K_C 值。试验结果表明:两种同为 CR 取向的横向裂纹试样的 K_C 平均值很接近,且骨纵向和横向有完全不同的断裂特征.     

关于表面裂纹的研究

1、表面缺陷形成表面裂纹的规律 10×60×340mm的板状拉伸试样在热处理前用劈形刃具压出ρ=0.03-2.7mm六种椭圆压痕。用三点弯曲法疲劳,R=K_(min)/K_(max)=0.15。不同曲率的试样形成疲劳裂纹的周次N_i和裂纹前端ΔK_I的关系见图1。以50万次不出现裂纹作为门槛值。     

三维变形状态下CT试样的等效应力及塑性区分布

本文用ADINA(AUTOMATC DYNAMICAL INCREMENTAL NOLINEAR ANALYSIS)有限元程序,分析了三维变形状态下,紧凑拉伸(CT)试样的等效应力和塑性区分布情况.并在此基础上,探讨了不同载荷水平下,等效应力和塑性区尺寸沿厚度方向的变化趋势和产生这种趋势的原因;指出了应力三轴性在Ⅰ型裂纹中是不可忽略的.     

单元类型和尺寸对裂尖疲劳塑性数值模拟的影响研究

本文采用Jiang-Sehitoglu循环塑性模型和多轴疲劳准则对紧凑拉伸式样裂尖的循环塑性变形、裂纹扩展速率和残余应力进行了有限元数值模拟,着重考察了单元的类型和最小单元尺寸对裂尖循环塑性和裂纹扩展速率的影响.紧凑拉伸试样的材料为1070钢,数值模拟采用了线性单元(四节点)和二次单元(八节点)两种单元,裂尖附近有限元单元的最小尺寸从0.007mm到0.24mm不等.文中将裂纹扩展速率的预测值与实验值进行了比较,通过对裂纹扩展速率的比较,确定在疲劳塑性分析时对单元类型和尺寸进行合理选取.     

用CT试样测定动态断裂韧性K_(1D)

在断裂冲击试验机上,用CT试样测定了35CrMnSiA、PCrN_(i1) M_0与45号钢的动态断裂韧性K_(1D),并与静态下的K_(1C)作了比较。K_(1D)一般比K_(1C)值低。本试验用瞬志波形存贮器寄存波形信号,用微机自动进行数据处理,并打印结果及绘制P—t曲线。     

双K断裂模型粘聚韧度K_(Ic)~c实用插值计算方法

为了配合<水工混凝土断裂试验规程>在工程界的推广使用,提出了双K断裂模型中在临界状态时分布在虚拟裂缝上的粘聚力σ(x)产生的粘聚韧度K_(Ic)~c的二元拉格朗日插值计算方法,进而由准脆性材料韧度三参数定律计算了混凝土起裂韧度K_K~(ini).与粘聚韧度K_(Ic)~c积分计算和简化计算方法的比较,表明此插值计算方法具有很高的精度,计算过程简化,使用计算器即可实现,便于工程人员实际使用.     

四点剪切试样的应力强度因子K_Ⅱ

测试材料的K_(HC),对于研究复合型断裂准则和进行安全设计都有重要意义.四点剪切试样(图1)是测定K_(HC)的较简单的一种试样.为使裂纹面上的弯距为零,应有     

LC4CS板材表面裂纹断裂韧性的试验研究

用B=3、5、7和8毫米(W=10B,L=2W)LC4CS板材试件进行表面裂纹断裂韧性的试验研究,发现从启裂到断裂的整个过程中有严重的Pop-in现象;不同a/c和a/B的裂纹,启裂均发生在φ=10°～20°的二角处;计算二角处启裂时的表面裂纹断裂韧性K_(Ie),得到与B、α/c和α/B无关的稳定值,此值与板材的平面应变断裂韧性K_(Ic)值吻合.此外,还得到启裂时应力～裂纹深度归一化曲线:σ_IB~(1/2)=196e~(-2·0826a/B),并应用疲劳裂纹形状扩展规律:c=0.663(α)~(1·98),如测出疲劳载荷LC4CS构件表面裂纹半长c和板厚B,即可估算其断裂韧性K_(I(?))(或K_(Ic))值.     

Ⅱ型缺口试样应力场和应力场强度因子

1.前言对于理想的无限大Ⅱ型试样,应力场和应力场强度因子都有解析解。Hiroshi Tada等人给出了计算有限长度Ⅱ型试样K_Ⅱ的公式: F(a/b)=[1.30-0.65a/6+0.37(a/b)~2+0.28(a/b)~3]/(1-a/b)~1/2 (1) 其中,a和b分别表示裂纹和试样的长度,B是试样的厚度,P是外载荷。保持试样的长度和外载荷不变,按公式(1)计算,K_Ⅱ随裂纹长度a的变化,如图2中的曲线Ⅱ所示。结果表明,K_Ⅱ并不随a的增大而单调地增大,这和理想的无限大Ⅱ型试样的结果K_Ⅱ=τ(πa)~1/2相矛盾。另外,对Ⅱ型缺口试样的实验也表明,导致材料断     

红外幅射应力定量分析方法及其在断裂力学上的应用研究

本文研究了用红外热象系统做热幅射应力定量分析的方法、技术及应用.阐述了其物理基础、实施条件、系统结构及应用软件功能.建立了用以确定Ⅰ型裂纹应力强度因子及远场应力的基本方程。用紧凑拉伸试件实测的 K_Ⅰ值具有较好精度,并同时获得裂尖前沿各特征区的界限及范围大小,为断裂力学研究提供了一种有效的实验分析方法。