不同加载速率下砂岩弯曲破坏的细观机理

岩石细观破裂形貌是岩石破坏机制的重要反映，为研究不同加载速率对砂岩弯曲破坏的影响，通过三点弯曲实验和扫描电镜方法，对某煤矿关键层砂岩弯曲破断裂纹细观形态以及裂纹的自相似性进行了研究。选取6个不同加载速率对岩样进行三点弯曲实验，观察其宏观断裂情况，并利用扫描电镜对弯曲断裂面表面裂纹细观结构进行观察，并拍摄不同倍数下的扫描电镜图片。对图片进行图像处理后得到砂岩弯曲断裂破坏细观裂纹信息，并计算得到微裂纹的分形盒维数值。结果显示:随着加载速率的提高，砂岩穿晶断裂的比例也随之升高，裂纹分形维数亦随着加载速率的增大而增加，同时，分形维数还与弯曲断裂破坏荷载和抗弯强度成正比。可见，加载速率对断裂方式有一定的影响，且加载速率越大断裂所需的破坏能越大，裂纹分布越广，表明开采速度与岩爆等岩体动力灾变有密切关系。     

过载作用下聚乙烯疲劳裂纹扩展行为研究

论文针对中密度聚乙烯材料(MDPE)，采用平板试样进行了I型疲劳裂纹扩展和单次过载下裂纹扩展试验．发现与金属材料类似，单次拉伸过载对聚乙烯(PE)的疲劳裂纹扩展有明显的迟滞作用，降低了裂纹扩展速率．试验还通过变载荷刻线法获取疲劳裂纹扩展前缘的实际形貌和变化规律，对常规变载荷刻线方法进行了调整和验证，其修正方法对高分子材料的疲劳裂纹扩展前缘刻线具有较好的效果．通过观察发现含楔形塑性区的裂尖钝化是裂纹迟滞的主要原因．过载引入的塑性区内残余应力对裂纹迟滞也起了重要作用．论文利用Dugdale模型计算了塑性区尺寸，使用基于残余应力的Wheeler模型对过载迟滞进行了很好的拟合．     

薄板试样斜断口形成机制及损伤断裂过程分析

为分析不同材料和尺寸的薄板试样在室温下拉伸破坏后均形成与横截面夹角在20°~25°之间斜断口的原因,首先用统计方法对试样内随机分布微缺陷进行讨论,提出一种在宏观尺度上材料内微缺陷分布局部非均匀简化模型的假设.应用含孔材料损伤本构模型对含有不同方向微缺陷分布局部非均匀薄带区域的16MnNb薄板试样变形至破坏全过程进行数值模拟.结果表明,斜断口形成主要是由于试样内在与横截面夹角小于45°的带形区域内微缺陷分布局部非均匀造成,且与该带形区域在试样中位置无关;由于考虑微缺陷分布局部非均匀,得到试样的斜断口形成过程与试验现象完全一致;同时结合试验断口形貌,对变形过程中颈缩截面内损伤演化和破坏过程进行研究,进一步解释薄板试样的损伤破坏机制.     

34CrNiMo_6、25Cr_2MoV的低温力学性能

以34CrNiMo6、25Cr2MoV为对象,研究了两种材料自室温至-100℃温度范围内的力学性能及断裂机制。结果表明两种金属材料的断裂韧性则随温度的降低而降低;屈服强度、抗拉强度则随温度的降低而升高。断面收缩率、延伸率以及缺口敏感系数均未出现明显降低的现象。由于试验材料塑性很好产生缺口强化效应,使得缺口材料的抗拉强度高于光滑试样。从微观机制上看,随着温度的降低,材料的微观断口形貌由韧窝状逐步转化为准解理。     

制动器管裂纹原因分析

重型汽车制动器管在潮湿的环境中使用时发生破裂,采用化学成分分析、力学性能试验、断口分析和金相分析等方法对破裂的制动器管进行分析.结果表明,制动器管的裂纹主要产生于存在加工应力的弯曲部位,应力腐蚀是造成其破裂的主要原因.同时在选材方面提出建议.     

Hf-基非晶合金的力学性能研究

 利用MTS810实验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）,对Hf_44.5Cu₂₇Ni_13.5Ti₅Al₁₀块体非晶合金进行了准静态和动态压缩实验,应变速率范围为10^-4~10³ s^-1,给出了不同应变速率下非晶合金的应力-应变曲线,并对其压缩断口形貌进行了扫描电镜观察。结果表明：在准静态压缩条件下,Hf_44.5Cu₂₇Ni_13.5Ti₅Al₁₀非晶合金不具有应变速率敏感性,在由放射区和扇形区组成的断口形貌上观察到纳米级韧窝和60 nm左右的周期性条纹结构;在动态压缩条件下,随着应变速率的增加,动态屈服强度明显减小,合金具有应变速率敏感性,同时断裂表面为夹杂着脉络条纹的絮状结构。进一步观察发现,动态压缩断口上存在3种特征断裂形貌：树枝状条纹、典型脉络花纹和合金熔体。     

断裂分形研究的新热点

讨论了断裂表面分维的普适性和材料特性的辩证关系。     

轻型汽车后桥半轴断裂件的组织及断口特征

采用光学显微镜和扫描电子显微镜等手段，对某轻型汽车40Cr后桥半轴断裂件的组织及断口特征进行了分析结果表明：半轴在调质处理时的淬火温度不够高，使其表层和心部组织中存在较多的铁素体相，造成了工件最终的硬度和疲劳强度不足，导致半轴在使用中发生扭转疲劳断裂．     

分形(fractal)几何与岩石断裂

岩石断口的不规则性可以统计地认为具有自相似性,由此本文应用新几何——分形(fractal) 几何来描述这种不规则性。建立了穿晶以及沿晶界和穿晶相偶合的微观断裂fractal 模型,用电镜和光学显微镜观察了大量岩石断口的 fractal 特征,得到了 fractal 维数与岩石宏观断裂力学量之间的初步对应关系。