应力比对疲劳裂纹扩展门槛值的影响

本文提出了在工程应用中简单而实用的疲劳裂纹扩展门槛值ΔK_(th)随应力比R变化的关系式,并与一些中、低碳铜及低合金钢的试验结果作分析比较,结果基本一致。     

疲劳裂纹扩展门槛值的研究进展

Ⅰ.引言 大量的研究和疲劳裂纹扩展的试验表明,对于存在一定尺寸裂纹及缺陷的材料或构件,只有当裂纹尖端的应力强度因子达到或超过某一值时,裂纹才会在交变应力的作用下扩展。当裂纹尖端的应力强度因子小于这一值时,裂纹在交变应力作用下不发生扩展。这个应力强度因子值,就是界限应力强度因予幅值△K_(th),在疲劳研究中称为裂纹扩展的门槛值。 门槛值△K_(th)和疲劳裂纹扩展速率da/dN一样,是反映带裂纹或缺陷构件抗疲劳性能的     

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      

疲劳短裂纹萌生及发展的细观过程和理论

本文综述了疲劳短裂纹研究的进展和现状,包括关于短裂纹的属性,短裂纹萌生和发展的细观过程以及描述短裂纹行为的若干模型。      

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。     

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。     

疲劳裂纹荷载门槛值的一种光测方法

针对工程构件的疲劳纹扩展问题，从具有初始裂纹ａａ的构件裂尖应变状态着手进行实验分析，提出一种光弹塑性模型实验方法，用以再现金属构件上疲劳裂纹开裂初始时刻的应务分布状态，通过控制裂纹尖塑性区直径Ｒｔｈ的大小，可确定原型与模型的材料相似关系，进而使用该相似关系，确定带有初始裂纹ａ０的工程构件的荷载门槛值。     

复合型表面裂纹疲劳门槛应力的估算

表面裂纹是工程构件常见的缺陷，由于实验数据的缺乏及其他困难，断裂力学应用于表面裂纹的疲劳扩展，其经验和成果还十分有限。本文利用复合型断裂准则，对圆棒试样表面小裂纹的门槛应力进行分析和估算，得到了较满意的结果。     

表面裂纹疲劳扩展形状演化预测

应用新的应力强度因子经验公式预测了拉伸和纯弯曲载荷下疲劳扩展过程中表面裂纹形状的演化,并与Newman和Raju的经验公式以及实验结果进行了比较。结果表明:虽然对应力强度因子估算有一定差别,但两者对裂纹形状演化的预测有很好的一致性,预测结果与实验结果也比较吻合,从而表明所提出的经验公式能够用于预测疲劳扩展过程中表面裂纹形状演化。     

高韧性合金钢断裂韧性及疲劳裂纹扩展门槛值的联合试验方法

在柴油机曲轴、连杆等关键零部件的可靠性设计和失效评估中,断裂韧性及疲劳裂纹扩展门槛值分别是衡量材料抵抗裂纹失稳扩展和裂纹开始扩展的重要指标．但是,对于高韧性合金材料,难以通过常规试验所推荐的厚度确定平面应变断裂韧性,而门槛值的测定通常不但非常耗时,且难以直接应用于不同循环特性的实际结构．本文针对高韧性合金钢34CrNi3MoA,提出一种将断裂韧性和疲劳裂纹扩展门槛值试验合二为一的试验方法,即用同一个试件可以同时测定门槛值和断裂韧性．利用断裂韧性关于试件厚度的渐近特性,以几种较薄试件的试验,确定平面应变状态下的断裂韧性．试验结果还表明,裂纹扩展门槛值的试件厚度依存性可以忽略,并给出了任意循环特性（应力比）下的门槛值计算公式．     

一种经验型疲劳小裂纹扩展模型

金属材料疲劳寿命由裂纹萌生和裂纹扩展寿命两部分组成,其中对于萌生寿命中的小裂纹分析是精确描述裂纹萌生寿命的关键．而小裂纹在扩展过程中由于尺寸相对较小,导致传统线弹性断裂力学预测方法失效,需要对其进行改进,考虑裂纹尖端塑性区引起的残余压应力对小裂纹扩展速度的影响．本文针对此问题进行了初步分析,通过对塑性区引起的残余应力的量化,结合小裂纹门槛值特性,提出了一种经验型修正的小裂纹扩展模型,用于定量预测裂纹的萌生寿命．使用铝合金6082-T6缺口试样进行了疲劳实验,并与理论结果进行了对比,验证了所提模型的有效性．     

近置多裂纹相互作用的渐近分析方法

考虑到近置裂纹的强相互作用,提出了一种多裂纹相互作用的渐近分析方法. 经典Kachanov 方法将裂纹表面伪面力分解为两部分：均匀分布部分和非均匀部分,并假设裂纹的相互作用 仅由均匀部分引起,而忽略非均匀部分的影响. 该假设大大简化了分析过程,而且当裂纹间 距不是很小时,有很好的精度. 但当裂纹非常靠近或者沿主荷载方向重叠时,由于裂纹尖端 进入了其它裂纹的应力强化区或者应力屏蔽区,强相互作用使得该假设不再合理,从而带来 较大的误差. 为了提高分析近置多裂纹问题的精度,将裂纹表面伪面力分解为抛物线型分布 部分及高阶部分,考虑抛物线型分布张力对其他裂纹的影响,同样忽略高阶部分的影响. 通 过对三共线裂纹及两平行偏置裂纹两个实例的分析,验证了对于近置裂纹,新渐近方法具有 良好的精度.     

缺口试样疲劳短裂纹行为研究

采用复型方法对中碳结构钢单边钝缺口试样的非穿透和穿透疲劳短裂纹的演化过程进行了研究。结果表明：试样的疲劳破坏主要是由形成于缺口根部的表面短裂纹扩展引起的；形成穿透裂纹以前的短裂纹形成和扩展过程占试样疲劳寿命的７０％以上；线弹性断裂力学不适合于描述表面裂纹和穿透裂纹早期阶段的扩展特性；某些条件下，裂纹初始几何形状的影响是导致穿透裂纹早期扩展出现奇异特性的主要原因。     

平行裂纹交替作用对应力强度因子的影响

本文研究了多个平行裂纹之间交替作用对应力强度因子的影响.通过光弹性实验测试和有限元计算,对含有双裂纹和三个裂纹的纯弯曲梁进行了探讨,并与单个裂纹的应力强度因子作了比较,从而阐明了多个平行裂纹应力强度因子的一些性质.     

35CrMo合金钢疲劳短裂纹扩展规律的试验研究

本文通过试验研究了35CrMo 合金钢三点弯曲试样疲劳短裂纹的扩展特性;用电测法得到了裂尖处的载荷—应变标定关系。试验结果表明,短裂纹的扩展速率正比于局部应力幅的幂次和裂纹长度,即 da/dN=A(?),可以较好地描述疲劳短裂纹的扩展规律。     

物理短裂纹疲劳扩展的Markov链模拟

使用Ｍａｒｋｏｖ链理论，基于１６Ｍｎ钢小试样疲劳裂纹扩展试验，构造了一个物理短裂纹扩展的概率演化模型。该模型对裂纹扩展的循环数分布以及分布的演化过程的模拟，表明了与实验结果良好的吻合程度，从而为物理短裂纹扩展的概率分析及可靠性评价提供了手段。     

Dynamic stress intensity factors of two 3D rectangular cracks in a transversely isotropic elastic material under a time-harmonic elastic P-wave

The dynamic stress intensity factors (DSIFs) of two 3D rectangular cracks in a transversely isotropic elastic material under an incident harmonic stress wave are investigated by generalized Almansi’s theorem and the Schmidt method in the present paper. Using 2D Fourier transform and defining the jumps of displacement components across the crack surface as the unknown functions, three pairs of dual integral equations are derived. To solve the dual integral equations, the jumps of the displacement components across the crack surfaces are expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical examples are provided to show the effects of the geometric shape of the rectangular crack, the characteristics of the harmonic wave and the distance between two rectangular cracks on the DSIFs of the transversely isotropic elastic material.     

一类半平面焊接的界面裂纹问题

利用复变方法和解析函数边值问题的基本理论，研究一类带孔洞的两个半平面焊接的界面裂纹问题。通过适当的函数分解和消元方法，将问题转化为一类简单的Riemann边值问题，从而得到弹性体应力函数的封闭解，给出了裂纹尖端应力强度因子的一般表达式。     

一维六方准晶中星形静态裂纹和运动裂纹的解析解

利用复变函数方法研究了一维六方准晶中星形静态裂纹和运动裂纹的反平面剪切问题,得到了星形裂纹尖端处应力强度因子和动应力强度因子的解析解.当裂纹条数给定时,由此可得到直线裂纹,Griffith裂纹,共点均匀分布三裂纹,对称十字形裂纹,米字型裂纹(对称八裂纹)静力学和动力学问题的解析解.当k=4时,用数值算例讨论了声子场-相位子场耦合系数和裂纹运动速度对动应力强度因子的影响.当速度趋于0时,运动裂纹的解可以退化为静态裂纹的解.     

Classification of the Spatial Equilibria of the Clamped Elastica: Symmetries and Zoology of Solutions

We investigate the configurations of twisted elastic rods under applied end loads and clamped boundary conditions. We classify all the possible equilibrium states of inextensible, unshearable, isotropic, uniform and naturally straight and prismatic rods. We show that all solutions of the clamped boundary value problem exhibit a π-flip symmetry. The Kirchhoff equations which describe the equilibria of these rods are integrated in a formal way which enable us to describe the boundary conditions in terms of 2 closed form equations involving 4 free parameters. We show that the flip symmetry property is equivalent to a reversibility property of the solutions of the Kirchhoff differential equations. We sort these solutions according to their period in the phase plane. We show how planar untwisted configurations as well as circularly closed configurations play an important role in the classification. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.