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.     

a/W值对结构钢的δ_i值和J_i值的影响

用三点弯曲试件对a/W值不同的常用结构钢在开裂时的裂纹张开位移(COD)δ_i和J积分值J_i进行了试验研究。试验结果表明,a/W值减小,则材料的δ_i值和J_i值增大。当a/W=0.1时·其占δ_i值与J_i值为a/W=0.5时的二倍。试验结果得到了有限元计算结果的证实。利用引伸计和硅橡胶对不同a/W值时的转动因子r_p值进行了试验研究,试验结果表明,r_p值随a/W值的减小而减小,当a/W=0.5时,r_p=0.45;而当a/W=0.1时,r_p=0.16。     

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     

C型试样应力强度因子的计算

C型试样应力强度因子K_1的标定公式如本文中的(A)式所示。ASTM-E399-78认为适用于该标定公式的a/W值为0.45≤a/W≤0.55,误差在±1%之内。文献[2]认为当0.3< 4中点奇性元对C_0、 W≤0.6范围内,我们用退化三角形1 W ...     

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×     

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.     

用圆环裂纹圆柱拉伸试样测K_(ⅠC)的等价能量法

本文将威特(Witt)等用紧凑拉伸试样测K_(Ic)的等价能量法用于圆环裂纹圆柱拉伸试样.用与紧凑拉伸试样的尺寸参数(D=B)相等的圆棒试样,可以测得更接近有效的K_(Ic)值.实验证明这一推广是可行的.文中将威特提出的一些规律和假定,作了补充证明.     

试样尺寸对有限裂纹扩展的J_R阻力曲线的影响

作者将两种强度级别的18CrNiW 钢:σ_(0.2)=60.4kgf/mm~2(L 钢)和σ_(0.2)=83.6kgf/mm~2(H 钢),制成厚度从10mm 到95mm,共11种尺寸的三点弯曲试样,采用多试样法,在有限裂纹扩展(△α≤2.5%B 及≤5%b)条件下,测定了材料的J 积分阻力曲线.其中H 钢50×100mm 的大试样已接近K_(1c)的尺寸要求,所测得的K_(1c)约为470kgf·mm~(-3/2).试验表明,当试样尺寸满足了J 判据有效性条件时,对试验材料B,b≥50(J_(0.05)/σ_(0.2)),J_R 阻力曲线对试样尺寸不敏感.因此,J_R 阻力曲线可以用来表征材料裂纹稳定扩展阻力特性.本试验测得L 钢的J_(0.05)=9.4kgf/mm,dJ/dα=27kgf/mm~2;H 钢的J_(0.05)=7.3kgf/mm,dJ/dα=16kgf/mm~2.对于H 钢裂纹扩展量0.2mm 的J_R 值,即J_(0.2)(=9.7kgf/mm,由此换算的K_R 值=473kgf·mm~(-3/2))与大试样的K_(1c)值有很好的对应关系.     

对Grüneisen系数高压渐近行为的讨论

P_x为冷压,K_ο和K_ο~1分别为零压体积模量及其对P_x的一次导数,α为随采用物理模型而异的一个参数(α=0,slater公式;α=2/3,Dugdale-MacDonald公式;α=4/3,自由体积公式)。实际的计算结果表明:用上述各模型计算的γ值,对于一般金属材料,大约在兆巴数量级的冷压下彼此趋于接近。     

人字形切槽短小柱体试样平面应变断裂韧性K_(IC)测试法的再研究

作者对45钢等三种延性金属材料进行了人字形切槽短小柱体平面应变断裂韧性K_(IC)测试法的实验研究.对于这三种延性材料,测试实验结果出现了显著的尺寸效应.分析表明:这种K_(IC)测试法不宜用于这些延性金属材料.     

用边界配置法计算带裂纹扭转杆的抗扭刚度和第三型应力强度因子

在开裂柱形杆的扭转问题中,取应力函数(?)(x,y)=u(x,y)-y~2,则u(x,y)是一个调和函数.按照调和函数u(x,y)在裂纹线上的值应为零这一条件作特征展开,而后利用边界配置法,使u(x,y)的边界条件近似满足.调和函数u(x,y)求出以后,便可以算出抗扭刚度D 和第三型应力强度因子K_Ⅲ.文中的特征展开形式不同于薛昌明所采用的特征展开形式.本文的特征展开形式和整个计算过程都比较简便.本文计算了:(1)两组开裂矩形截面杆的D 和K_Ⅲ(图3,4,5和6),结果和Westermann的计算结果相同.(2)三组开裂角钢的D 和K_Ⅲ(图8和图9),对于这种截面尚未见算过.(3)四组开裂圆轴的D 和K_Ⅲ(图11和图12),当单侧裂纹垂直于圆截面周边时,薛昌明得到了闭合形式的解,他的解答只能算出裂纹长度小于和等于半径的情况,而本文的数值解法并不受这个限制.当裂纹长度等于半径时,薛昌明所得为K_Ⅲ=0.5469T/R~(5/2),本文所得数值结果为K_Ⅲ=0.5468T/R~(5/2).其他三组,即裂纹和截面周边不垂直的情况,也未见算过.     

疲劳裂纹扩展门槛值试验的可靠性分析

本文用30块30CrMnSiA合金铜的CCT试件所测得的ΔK_(th)试验数据检验了随机变量ΔK_(th)的分布特性,确认材料与厚度相同的试件在相同应力比下所测得的ΔK_(th)值基本遵循正态分布。在此基础上对ΔK_(th)试验进行了如下可靠性分析:具有指定可靠度与置信度的ΔK_(th)值,不同材料ΔK_(th)的统计对比,最少试件数。     

复合型断裂中K1和K3的耦合效应对材料断裂韧性的影响

大量的实验结果表明,在Ⅰ、Ⅲ型同时存在的复合型断裂情况下,复合型临界应力强度因子K1f的数值往往比材料的断裂韧性K_(1c)大,最大可达K_1f=1.85K_(1c)。本文通过宏观和微观分析,讨论了在复合型断裂中,K_1和K_3的耦合效应对断裂机理和材料断裂韧性的影响。     

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.     

Extended graphical representation of rational fractions with applications to cybernetics

In this paper,we discuss the extended graphical representation ofthe fraction of a complex variable sWhere K is confined to be real.Three figures of the above fraction canbe used in feedback systems as well as to study the properties of figuresfor any one coefficient of a characteristic equation as a real parameter.It is easy to prove the following theorem:K_1=f(n)(s)/F(d)(s)and K_2=F(d)(s)/f(n)(s)have the same root locus.By this graphical theory,we find out that if the zeros and polesof a fraction are alternatively placed on the axis x,then there is nocomplex root locus of this fraction,therefore the state of such a sys-tem is always non-oscillatory.Using these figures of this,fraction,wecan discuss its stable interval systematically.     

柔度方程在COD法测量疲劳裂纹长度中的应用

简介了COD技术测量裂纹长度的理论标定式.通过一套高精度的柔度测量系统,对GC4高强钢的两和热处理制度的CT试样进行了裂纹测量标定。调整柔度——裂纹表达式中的弹性模量E′,获得了高精度的实验柔度——裂纹(即BE′V/P-a/W)标定曲线.由实验观察提出了对BEV/P取对数的多项式标定函数,它此广为采用的以1/[(BEV/P)1/2+1]为项的多项式简单,无论是与理论计算值还是与实验值进行对比,前者均优于后者。     

复合型裂纹位移场的分析

本文分析了复合型裂纹尖端v向位移场的特点,即v=0的位移线和切点连线(等位移线斜率为零的切点的连线)均为直线,它们的斜率与K_Ⅱ∶K_Ⅰ有关.在裂纹两岸的v向位移大小相等符号相反.当纹尖有刚性转动时,裂纹两岸同x处的v向位移不同.利用它们的代数和可消除变形位移,而得到两倍的刚性转角位移,从而求出刚性转角,并找到无刚性转角时的v=0位移线和切点连线. 作者利用上述特点,由贴片云纹干涉法得到有刚性转角的条纹图中求出转角、纹尖精确位置、和应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ.与文[4]的计算值一致,实验与计算的条纹图吻合得很好,结果令人满意.     

用改进后的泰勒级数修正法确定具有表面裂纹的圆柱壳体的应力强度因子k_1

本文介绍了把改进后的泰勒级数修正法应用到线弹性断裂力学的三维问题实验研究中,应用光弹性倍增方法,从平板和圆柱壳表面半椭圆裂纹的应力冻结切片的实验值,根据最小二乘法原理排出Basic语言程序进行电算,以确定适合实验数据的最低次数曲线(k_(AP)-(r/a)~(1/2),外推求出应力强度因子k_T。比较平板(t=0.7cm)受均拉时和圆柱壳(D/t=13.3 D=9.3 cm t=0.7cm)受内压时,表面半椭圆裂纹短半轴处k_1之间的相互关系,来找出曲率修正的影响,并与一些常见的曲率修正近似公式计算结果相比较。     

用光弹性方法求解应力强度因子K_Ⅲ

本文提出了用光弹数据确定应力强度因子K_Ⅲ的原理和方法,进行了带径向贯穿裂纹的纯扭轴的典型实验,得到K_Ⅲ实验值与精确计算解偏差在8％以内.     

K_Ⅰ,K_Ⅱ复合型三点弯曲试件应力强度因子的计算

线弹性断裂力学已发展成为工程设计的重要手段。但目前普遍采用的K_1=K(?)准则,仅适用于Ⅰ型(张开型)裂纹,而在实际工程结构中的裂纹,K_Ⅰ,K_Ⅱ,K_Ⅲ可能同时存在,欲预测结构中裂纹的失稳扩展,必须研究复合型断裂准则,并进行相应的实验。