增韧环氧树脂的动态裂纹扩展研究

本文主要进行了环氧及增韧环氧树脂的断裂韧性及裂纹快速扩展的试验研究。试验过程中采用了ＧＬＣ－１型高速裂纹扩展测试仪来测试裂纹的扩展速度,得到在裂纹扩展过程中裂纹扩展速度曲线。本文结合不同的计算公式及有限元分析方法,讨论了各个确定断裂韧性公式的准确程度,发现传统的静态断裂韧性的分析方法所得到的结果偏大,有一定的危险性,建议使用试验与数值计算相结合的方法;同时还发现增韧不仅可以提高材料的静态和动态断裂性能,而且在裂纹扩展过程中可以起到减缓裂纹扩展的作用     

复合型裂纹断裂和扩展速率试验夹具及裂纹长度测量方法

本文设计了复合型裂纹断裂和扩展试验夹具及试样,借助此夹具可以在拉压疲劳试验机上进行多种复合型裂纹断裂及扩展速率试验,针对此夹具和试样提出了复合型裂纹长度测量的显微镜直读比拟法,并应用设计的夹具和提出的裂纹长度测量方法的MTSnew810上进行了多种复合型裂纹扩展速率试验,获得了复合型裂纹扩展的a-N曲线及一些新的结果。     

卸载测量⊿K_(th)附近的da/dN中的几个问题

本文使用具有6μm裂纹长度分辩率并具有较高精度及稳定性的交流电位裂纹监测系统研究了降K法测疲劳裂纹门坎值和门坎附近裂纹扩展的实验方法。对卸载后的裂纹闭合,裂纹闭合后的扩展特性、每次卸载的比例、每次卸载后裂纹至少应扩展的长度及计算门坎值附近扩展速率da/dN的取值区间等问题做了定量的研究。为了提高国产疲劳试验机控制载荷的精度,本文还介绍了新研制的一种简易载荷控制器。     

板试样Ⅲ型裂纹长度的计算

本文设计Ⅲ型裂纹断裂及扩展速率的试验装置，测量了Ⅲ型裂纹试样在不同裂纹长度下的裂纹边缘滑开位移，给出了裂纹滑开位移与裂纹长度的显式柔度公式．     

界面断裂力学简介与展望

界面断裂力学是目前国际力学界的前沿研究课题.本文对这门新兴分支学科的发展背景,近期进展及未来展望作了简要介绍.主要分析了各向同性及各向异性弹性材料间的界面裂纹;界面裂纹的力学模型;界面裂纹的弹塑性场及界面裂纹的断裂观念.讨论了界面断裂力学未来热门课题。     

疲劳裂纹扩展分析的随机方法

本文介绍了近年发展起来的疲劳裂纹扩展分析的随机方法,即疲劳裂纹扩展随机模型建立方法和疲劳裂纹扩展统计分析方法。这一分析方法为金属构件疲劳裂纹扩展寿命及可靠性研究提供了有力的工具。      

断裂力学及边界元法在有限体应变局部化问题中的应用

微裂纹模型是研究砂土变形中应变局部化问题的微观力学模型。本文在前文的基础上建立了有限平面的徽裂纹模型的基本方程。数值解析表明,微裂纹模型可再现应变局部化及应变软化现象。同时,本文简要地讨论了边界约束、尺寸效应及侧压对应变局部化的影响。     

有机玻璃板爆破破裂的(高速摄影)实验研究

本文给出了有机玻璃板在炮孔装药爆炸作用下,裂纹扩展过程的高速分幅摄影记录,并对得到的裂纹扩展速度的变化趋势及出现的裂纹分叉和止裂现象进行了讨论。     

一种随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法

裂纹结构中存在大量不确定性因素,如裂纹长度、材料性质、外部载荷等,裂纹扩展路径的不确定性分析对研究随机裂纹结构损伤和断裂的力学特性并预测其性能及可靠性具有重要意义。本文提出了一种适应于混合载荷模式下随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法。该方法考虑了裂纹长度、材料性质和外部载荷等的随机性,并通过蒙特卡洛方法对随机参数空间进行采样。采用比例边界有限元方法计算结构应力强度因子,进而模拟单次裂纹扩展路径。在此基础上,通过概率分析方法获得随机裂纹结构中裂纹扩展路径的统计特性。最后给出了两个数值算例验证了本文方法的有效性。     

裂纹表面承受均布载荷时的应力强度因子及裂纹张开位移的边界配…

本文针对裂纹表面承受载荷时的应力条件，提出了新的应力函数，对于各种裂纹模型，各种边界条件，各种边界形状，裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用。并利用边界配位法，计算了裂纹表面承受均布载荷的方型板内中心裂纹的应力强度因子及裂纹的张开位移。     

受远方拉伸的孔边角裂纹的应力强度因子

本文应用作者近年来发展的三维权函数法计算了孔边角裂纹受远方拉伸情况下的应力强度因子,所得结果与文献中的解进行了广泛的比较,并讨论了二维无裂纹应力分布对权函数法所得结果的精度的影响。文中为这一问题补充了新的解答。     

STUDY ON THE SURFACE CRACK GROWTH BEHAVIOR IN 14MnNbq BRIDGE STEEL

Three-dimensional crack closure correction methods are investigated in this paper.The fatigue crack growth tests of surface cracks in 14MnNbq steel for bridge plate subjected to tensile and bending loadings are systematically conducted.The experimentally measured fatigue crack growth rates of surface cracks are compared with those of through-thickness cracks in detail.It is found that the crack growth rates of surface cracks are lower than those of through-thickness cracks.In order to correct their differences in fatigue crack growth rates, a dimensionless crack closure correction model is proposed.Although this correction model is determined only by the experimental data of surface cracks under tensile loading with a constant ratio R=0.05, it can correlate the surface crack growth rates with reasonable accuracy under tensile and bending loadings with various stress ratios ranging from 0 to 0.5.Furthermore, predictions of fatigue life and crack aspect ratio for surface cracks are discussed, and the predicted results are also compared with those obtained from other prediction approaches.Comparison results show that the proposed crack closure correction model gives better prediction of fatigue life than other models.     

金属材料疲劳损伤的宏细观理论

工程结构的疲劳损伤发展过程经历了由初始缺陷的形成、裂纹的稳态扩展直到最后失效的不同发展阶段,通常疲劳损伤的演化可以概括为以下几个阶段:(1) 亚结构和微观结构的变化引起永久损伤的形成,产生微观裂纹;(2) 微观缺陷的长大会合形成主裂纹;(3) 主裂纹稳态扩展;(4) 结构失稳或完全失效.首先论述了疲劳裂纹扩展的物理机制,并从细观和宏观两个方面总结了处理疲劳裂纹问题的最新研究成果,对位错力学在处理短裂纹扩展问题中的应用,以及无位错区(DFZ)在疲劳裂纹扩展中的作用进行了较详细讨论.      

Limitations of growth regimes for cracks initiated in smooth fatigue specimens

The stages of the growth of small cracks initiating at natural flaws in smooth specimens subjected to fatigue loading are characterized and the dominant propagation mechanisms and corresponding fracture paths are described. Characteristic crack lengths are introduced to assess the transition between the regimes of microstructurally small cracks, physically small cracks and long cracks. A log Δσ-log a-diagram is used to derive estimates of these crack lengths. It is shown that simple formulate can be found which relate these characteristic crack lengths to mechanical and material parameters that can be measured using standard fracture mechanics specimens and fatigue tests.     

16Mn钢在不同条件下的疲劳行为研究

对截面为3 mm×3mm的16Mn钢试件在空气和3.5%NaCl溶液中分别进行疲劳试验,获得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察.结果表明:与空气相比,3.5%NaCl腐蚀溶液使16Mn钢的疲劳强度显著降低;在空气中疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而在3.5%NaCl溶液中一般有多个裂纹源,而...     

Extension of Mixed‐Mode Fatigue Cracks in Steel Samples

Experimental studies of the extension of mixedmode fatigue cracks were performed on rail steel samples. The direction of growth of fatigue cracks was studied for three types of loading: alternate transverse shear and transverse and longitudinal shears under compressing stresses. For all tested samples, the following common feature in the extension of fatigue cracks was established: the direction of crack growth coincides with the propagation direction of the principal stresses having minimum absolute values.     

INTERACTION OF THREE PARALLEL CRACKS IN RECTANGULAR PLATE UNDER CYCLIC LOADS

This paper presents a numerical approach for modeling the interaction between multiple cracks in a rectangular plate under cyclic loads. It involves the formulation of fatigue growth of multiple crack tips under ruixed-mode loading and an extension of a hybrid displacement discontinuity method （a boundary element method） to fatigue crack growth analyses. Because of an intrinsic feature of the boundary element method, a general growth problem of multiple cracks can be solved in a single-region formulation. In the numerical simulation, remeshing of existing boundaries is not necessary for each increment of crack extension. Crack extension is conveniently modeled by adding new boundary elements on the incremental crack extension to the previous crack boundaries. As an example, the numerical approach is used to analyze the fatigue growth of three parallel cracks in a rectangular plate. The numerical results illustrate the validation of the numerical approach and can reveal the effect of the geometry of the cracked plate on the fatigue growth.     

抽油杆疲劳裂纹形状比变化规律

采用断裂力学方法研究了抽油杆杆体疲劳裂纹形状比在扩展过程中的变化规律，证明无论初始形状如何，抽油杆杆体疲劳裂纹形状比在扩展过程中趋于同一个稳定数值．通过裂纹扩展实验对直径为15．9mm的抽油杆疲劳裂纹形状比进行了实验测定，发现其裂纹形状比迅速靠近0．78．     

基于局域分析的疲劳短裂纹群体演化随机模型

采用局域裂纹数密度描述金属材料中不同局部区域的疲劳短裂纹群体损伤的发展情况通过考虑在不同局域存在的材料性质的随机涨落及局部损伤对损伤总量发展的影响，建立了局域裂纹数密度演化随机方程对方程数值求解从而模拟了材料的疲劳短裂纹损伤过程结果显示出主裂纹出现的随机性，并讨论了裂纹总数与最大裂纹尺度在统计意义上的演化特征     

短裂纹群体行为及疲劳寿命预测

综述了疲劳短裂纹群体行为研究的进展与现状,包括短裂纹群体行为的实验观察,裂纹数密度演化与守恒,群体裂纹损伤演化的蒙特卡洛模拟以及统计方法与随机分析预测材料疲劳寿命