试验确定自增强圆筒的表面裂纹K1因子和疲劳扩展规律

本文提供了一种可以进行自增强处理的圆筒试样,通过实验用柔度法确定了该试样的表面裂纹的应力强度因子,介绍了含表面裂纹试样的柔度测试技术,导出了柔度与表面裂纹尖端前缘各点的应力强度因子的关系式,该式可作为各种含表面裂纹试样柔度法测表面裂纹 K_1因子的参考,本文还测定了不同自增强程度下,自增强圆筒的表面裂纹疲劳扩展规律。     

焊接接头热影响区表面裂纹疲劳扩展速率

给出了数据处理的方法，通过对试验数据的分析，给出了裂纹扩展速率与ΔK的关系，为油田的安全生产提供了依据。     

表面疲劳裂纹扩展性能曲线测试的小样本方法

提出了一种测试表面疲劳裂纹扩展性能曲线的小样本方法,该方法可以综合利用以往的经验数据和当前试验数据劳裂纹扩展性能曲线。与传统的只能利用当前试验数据确定表面疲劳裂纹扩展性能曲线相比,其可利用的信息量有了大幅度增加,所以,在精神相同的民政部下,可以节省大量试件;而且在试样数一定的情况下又可大大提高预测精度。文中还给出了一个试验对比实例。     

CuMg0.4合金弯曲微动疲劳损伤特性研究

在不同参数条件下,针对吊弦用CuMg0.4合金在自主设计的弯曲微动疲劳装置上进行了微动疲劳试验,建立了其疲劳寿命S-N曲线,并结合扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪、电子探针(EPMA)等微观分析设备对损伤区域进行了微观分析,探究了吊弦材料的弯曲微动疲劳损伤特性及演变规律.结果显示在接触区处于弹性条件下时,其弯曲微动疲劳S-N曲线呈现倾斜的"Z"型特征,微动疲劳寿命随弯曲应力的增大呈现先减小后增大的趋势,微动依次运行于PSR(部分滑移区)、MFR(混合区)、SR(完全滑移区).接触区主要存在磨粒磨损、氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损四种形式的弯曲微动疲劳损伤;微动疲劳裂纹的萌生和扩展从以接触应力控制为主逐渐转为主要受弯曲疲劳应力控制,整个过程分为三个阶段.     

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.      

焊趾表面裂纹的形态发展曲线与疲劳寿命预测

以作者建立的焊地椭圆表面裂纹应力强度因子数据库以及复杂应力场中焊践半随圆表面裂纹前缘应力强度因子分布计算的基本模式法为基础上,给出了复杂应力场中焊践表面表纹在疲劳扩展过程中形态变化规律及寿命的工程分析方法。     

弯曲疲劳短裂纹扩展规律研究

本文对３５ＣｒＭｏ钢和４２ＣｒＭｏ钢带穿透短裂纹（初始裂纹长度ａ＝０．１～０．５ｍｍ）的试件进行了弯曲疲劳试验研究，得到了在弯曲疲劳加载下短裂纹扩展速率的计算表达式以及应力比，试件厚度对短裂纹扩展的影响。     

定向有机玻璃疲劳断裂性能的频闪法研究

疲劳裂纹扩展前应力集中区域变形场的测试对材料疲劳性能的研究起到至关重要的作用.但由于疲劳试验为动态的过程,在动态下测量比在静态下要复杂得多,这样就给变形场的测量带来了困难.通过调节频闪光源的频率使其与疲劳试验机的频率相同,可把此动态过程转换为准静态过程,采集不同循环周期内的相同时刻的灰度图像,并运用数字图像频域相关分析...     

定向有机玻璃疲劳断裂性能的频闪法研究

疲劳裂纹扩展前应力集中区域变形场的测试对材料疲劳性能的研究起到至关重要的作用。但由于疲劳试验为动态的过程,在动态下测量比在静态下要复杂得多,这样就给变形场的测量带来了困难。通过调节频闪光源的频率使其与疲劳试验机的频率相同,可把此动态过程转换为准静态过程,采集不同循环周期内的相同时刻的灰度图像,并运用数字图像频域相关分析法进行测试。本文运用此方法对定向有机玻璃缺口应力集中区域的变形场进行了测试,并分析得出其层间疲劳断裂力学性能薄弱的结论。     

疲劳裂纹扩展随机模型研究近期进展

自1979年Virkler等人发表揭示疲劳裂纹扩展的统计性质的实验结果以来,各国学者相继提出了多个疲劳裂纹扩展的随机模型．本文从数学与物理角度对这些模型作了概括与评述,指出了各个模型之间的关系,并对今后应作的进一步研究提出了我们的看法．      

含功能梯度材料加强环的任意几何形状孔附近应力集中分析

基于复变函数理论,结合保角变换技术研究含功能梯度材料（FGM）加强环的任意几何形状孔附近应力集中。采用分层均匀化方法,给出了远场均布载荷作用下材料参数沿孔周法线方向任意变化的FGM加强环内的复势函数解。通过数值算例,详细讨论了加强环内杨氏模量不同变化规律对三角形、正方形、矩形等各种几何形状孔附近应力分布的影响。结果表明：通过在孔周衬入FGM加强环并合理选择加强环内材料参数的递变规律,可以有效缓解各种几何形状孔附近的应力集中。同时通过一些特例与已有文献比对验证了本文结果的正确性。     

Influence of Water Uptake on Dynamic Fracture Behavior of Poly(Methyl Methacrylate)

A study was completed to assess the effects of various humidity levels and amount of sorbed water on the fracture behavior of notched poly(methyl methacrylate) (PMMA) samples subjected to stress pulses generated by the impact of a projectile launched from an air gun. Impact experiments were performed on six sets of samples conditioned in different environments: dry samples; samples exposed to three different relative humidity environments (11 %, 60 %, and 98 %) using saturated salt solutions (Lithium Chloride, Sodium Bromide, and Potassium Sulfate, respectively); and distilled water- and seawater-exposed samples. Experiments varied by immersion time and water content, while loading conditions were kept constant. The main goal of this study was to understand the effects of sorbed water on the fracture behavior of PMMA when subjected to high strain rate impacts. It was observed that when PMMA is subjected to strain rates of 10² s ^?1, the effect of water content is not a dominant mechanism on the crack initiation and crack-tip speed of PMMA.     

MoS2／Ti复合薄膜对Ti811合金高温摩擦磨损性能及微动疲劳行为的影响

利用非平衡磁控溅射方法在Ti811合金表面制备MoS2/Ti复合薄膜,研究薄膜的成分、膜-基结合强度和显微硬度,以及MoS2/Ti复合薄膜对Ti811合金基材在350℃中的摩擦磨损性能和微动疲劳性能的影响.结果表明:利用非平衡磁控溅射技术可以获得致密度高、晶粒细化、孔隙率低和膜-基结合强度高的MoS2/Ti复合薄膜;MoS2/Ti复合薄膜对Ti811合金表面具有良好的减摩润滑作用,能够显著改善Ti811合金在350℃下的摩擦磨损性能和微动疲劳性能;经喷丸强化处理后再进行非平衡磁控溅射MoS2/Ti复合薄膜,可以使Ti811合金在350℃下的耐微动疲劳性能优于MoS2/Ti薄膜,但不及喷丸强化处理的结果.这是由于非平衡磁控溅射工艺过程降低了喷丸强化层的残余压应力.     

微梁传感研究PNIPAM分子链热致折叠构象转变

大分子的构象转变问题,作为人类认识生命现象的基础,是当前生命科学研究的热点问题之一。本文运用光杠杆放大原理,通过检测单侧表面上修饰有聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子的微悬臂梁在水溶液中随温度变化时发生的变形,获得了修饰于微梁表面的PNIPAM分子链在溶液温度变化时,由于亲/疏水性改变所导致的分子构象转变信息。实验结果显示,PNIPAM分子链的这种构象转变在20℃~40℃之间连续进行,整个过程具有迟滞性。另一方面,微梁表面应力的变化,反映的是分子构象转变过程中PNIPAM分子链之间的相互作用的信息,这对我们深入认识构象转变过程中微观机制是很有帮助的。本文提出的方法,是基于大分子构象转变过程中分子之间相互作用,反映的是过程中的力学信号,具有较高的灵敏度和较广的应用范围。     

TA2表面磁控溅射CNx/SiC薄膜的纳米压痕与摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在工业纯钛(TA2)表面制备出氮化碳/碳化硅(CNx/SiC)双层薄膜,SiC为中间层.研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能.试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度(H)为15.80 GPa,杨氏弹性模量(E)为130.88 GPa,硬度与弹性模量比值(H/E)为0.121;与φ4mm的氮化硅球对摩,在载荷1.96 N、室温Kokubo人体模拟体液条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3/(m·N)级,摩擦系数约为0.124,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落.分析表明,薄膜具有的良好抗磨性能与其H/E高、抗腐蚀性强以及摩擦系统摩擦系数低相一致.     

Investigation of the Effect of the In-Cylinder Tumble Motion on Cycle-to-Cycle Variations in a Direct Injection Spark Ignition (DISI) Engine Using Large Eddy Simulation (LES)

Cycle-to-cycle variations (CCVs) limit the extension of the operating range by inducing load variations and even misfire and/or knock for direct injection spark ignition (DISI) engines and hence need to be controlled. One of the effective and flexible ways to reduce CCV is to employ a charge motion control valve. This study is aimed to analyze the flow characteristics and CCV using large eddy simulation (LES) and fast Fourier transform (FFT) in a non-reacting, DISI engine equipped with a tumble flap (i.e., a specific type of charge motion control valve) inside the intake port. The in-cylinder flow characteristics are analyzed in detail, and the possible effects of multi-scale structures of the fluid field on the subsequent ignition and combustion processes are also discussed. Computational results indicate that closing the tumble flap helps enhance the intensity of the coherent structures and increase the total integral length scale (ILS) while decreasing the Kolmogorov scale and stabilizing the flow field by suppressing the CCV of tumble ratio and tumble center. Furthermore, based on a newly developed FFT triple decomposition, each instantaneous flow field is decomposed into three subfields, termed ensemble mean part and low- and high-spatial frequency parts, respectively. It is found that switching the tumble flap position greatly affects the first two subfields, but it has negligible effect on the last part. With the closed tumble flap, the energy portion of the mean part increases, the rate of energy decay reduces, and the CCV of the low- and high-spatial frequency parts decreases.     

Effects of Turbulence on Self-sustained Combustion in Premixed Flame Kernels: A Direct Numerical Simulation (DNS) Study

The effects of mean flame radius and turbulence on self-sustained combustion of turbulent premixed spherical flames in decaying turbulence have been investigated using three-dimensional direct numerical simulations (DNS) with single step Arrhenius chemistry. Several flame kernels with different initial radius or initial turbulent field have been studied for identical conditions of thermo-chemistry. It has been found that for very small kernel radius the mean displacement speed may become negative leading ultimately to extinction of the flame kernel. A mean negative displacement speed is shown to signify a physical situation where heat transfer from the kernel overcomes the heat release due to combustion. This mechanism is further enhanced by turbulent transport and, based on simulations with different initial turbulent velocity fields, it has been found that self-sustained combustion is adversely affected by higher turbulent velocity fluctuation magnitude and integral length scale. A scaling analysis is performed to estimate the critical radius for self-sustained combustion in premixed flame kernels in a turbulent environment. The scaling analysis is found to be in good agreement with the results of the simulations.     

稀土钇对Ni-W-ZrO2复合镀层性能的影响

通过脉冲电沉积技术在铝合金基体表面制备了Ni-W-ZrO₂复合镀层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、维氏硬度仪、电化学工作站和马弗炉等设备分别对复合镀层的截面形貌、元素分布、表面硬度、耐蚀性和抗高温氧化性分别进行了表征和测试,研究了Y（NO₃）₃添加量对复合镀层性能的影响.研究结果表明：所制备复合镀层截面平整、成分分布均匀,基体与镀层之间结合良好,ZrO₂颗粒弥散分布于Ni-W基质金属之中,镀层厚度约为130 μm;Y（NO₃）₃的加入能显著提高复合镀层的硬度、抗高温氧化性和耐蚀性;当硝酸Y添加量为1.5 g/L时,Ni-W-ZrO₂复合镀层的综合力学性能达到最佳.