Ⅰ－Ⅱ复合型韧性断裂研究进展

本文主要针对Ⅰ＋Ⅱ型裂纹问题，论述了这一领域近几十年研究工作的现状及最新进展．对该领域研究的趋向及存在的有关问题作了分析，讨论．指出：韧性材料在近Ⅰ型和近Ⅱ型时启裂及扩展的机理可能不同，目前所用的一些单参数判据要同时对两种不同机理作恰当描述有困难，可考虑采用双参数判据．同时，材料微结构及特征对断裂机理的影响也不可忽视     

Ⅰ－Ⅱ复合型韧性断裂研究进展

本文主要针对Ⅰ＋Ⅱ型裂纹问题,论述了这一领域近几十年研究工作的现状及最新进展．对该领域研究的趋向及存在的有关问题作了分析,讨论．指出：韧性材料在近Ⅰ型和近Ⅱ型时启裂及扩展的机理可能不同,目前所用的一些单参数判据要同时对两种不同机理作恰当描述有困难,可考虑采用双参数判据．同时,材料微结构及特征对断裂机理的影响也不可忽视     

复合型裂纹断裂的新准则

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,对裂纹尖端的塑性区分布规律进行了理论分析.引入两组评价裂纹尖端应力场对裂纹扩展影响的参数,考虑裂纹尖端存在的局部塑性变形,并采纳如下两个假设,(1)裂纹沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,(2)当在扩展方向上的弹塑性边界极半径r大于其临界极半径rc时,裂纹开始扩展.在此基础上,导出了新的复合型裂纹断裂准则,并与现有部分断裂准则及实验结果进行了对比.结果表明:新建立的复合裂纹断裂准则与实验结果吻合程度非常高.文中还分析了裂纹尖端应力场对复合断裂的影响机制,阐述了以单一KⅠc或KⅡc建立的复合裂纹扩展准则的局限性以及考虑裂纹尖端应力场的必要性.     

三维复合型断裂的试验方法探讨

探讨了一种能够揭示三维复合型断裂现象并能记录这些现象的三维复合型断裂研究的实验方法，用此方法完成了LC4－CS航空结构铝合金不同厚度紧凑拉伸试样的I＋Ⅱ复合型断裂试验。结果表明：此方法能够简便地确定出复合型裂纹的起裂载荷、破坏载荷、裂尖张开位移、滑移位移和起裂角，基本解决三维复合型断裂研究所需实验数据问题。同时发现此种材料试样的承载能力和超裂方向的确具有明显的厚度效应。     

复合型裂纹扩展的主应力因子模型及Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展

以垂直于裂纹扩展径向平面上的主应力σ1及极径r的组合量√2πrσ1作为主应力因子σ1，提出了主应力因子的复合型裂纹扩展的断裂准则及静态断裂模型，在此基础上，推导了考虑裂纹闭合的扩展速率公式，进行了Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展试验，并对断口作了扫描电镜观察分析，试验表明：提出的裂纹扩展模型是适用的。     

动态断裂理论和实验研究进展

本文介绍和评述了动态断裂力学在理论和实验研究方面的现有进展,特别是近年来对材料非线性和动态效应对裂纹扩展及其稳定性的影响的研究以及实验测试技术的现状和问题的研究,并对今后的研究方向提出了作者的看法.     

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。     

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。     

LY12复合型断裂的实验研究

应用有限元方法和断裂实验对铝合金ＬＹ１２在Ｉ＋Ⅱ型复合载荷作用下的弹塑性断裂行为进行了研究，给出了复合型弹塑性断裂的Ｊ积分准则，结果表明：（１）不同复合型下启裂Ｊ积分值满足ＪＩｉ／ＪＩｃ＋ＪⅡｉ／ＪⅡｃ＝１，ＪＭＣ＝ＪＩｉ＋ＪⅡｉ的关系，随Ⅱ型分量增加，启裂的Ｊ积分值ＪＭＣ增加ＪＩＣ为ＪＩＣ的两部；（２）ＪＭＣ值与复合比满足ＪＭＣ＝Ｋ＾２Ｉ．ＪＩＣ／（Ｋ＾２１＋αＫ＾２ＩＩ）＋αＫ＾２Ｉ．ＪＩＣ／     

动载下韧性撕裂在三种管线钢材中传播阻力的研究

阐述了用实验确定在常温及静载和动载条件下韧性撕裂在三种管线钢材中传播时的断裂比能值。实验中采用了销钉加载双面开槽的双悬脊梁(DCB)试件。应用能量平衡法对实验结果进行了分析。考察了加载速率和试件厚度对撕裂韧性的影响。结果表明,管线钢材对韧性撕裂传播的阻力在动载条件下增大,对较薄的试件及应变率敏感性较高的材料其增大更为明显。对于纯剪切断裂的传播来说,撕裂韧性一般随试件厚度的增大而增加。     

Ⅰ＋Ⅱ复合型弹塑性断裂的COD分析

以Ｒｉｃｅ的裂纹尖端钝化模型为基础定义了复合载荷下裂纹尖端的位移ＣＯＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ是复合型裂尖位移ＣＯＤ的Ⅰ和Ⅱ型分量。对铝合金Ｌｙ１２复合Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析，并对复合载荷下ＣＯＤ与Ｊ积分关系进行了讨论。结果表明：（１）随Ⅱ型分量的增加，Ｌｙ１２启裂的ＣＯＤ值增加，纯Ⅱ型的启裂ＣＯＤ值理纯Ⅰ型的６倍：（２）Ｌｙ１２复合载荷下的ＣＯＤ与复合Ｊ积分值ＪＭ     

韧性和脆性断裂的分形维数

从理论上证明了文献［２］中提出的韧性和脆性断裂的判据以及它们之间相互转变的机制。     

A MIXED MODE FRACTURE CRITERION BASED ON THE MAXIMUM TANGENTIAL STRESS IN BRITTLE INCLUSION

A closed-form solution for predicting the tangential stress of an inclusion located in mixed mode Ⅰ and Ⅱ crack tip field was developed based on the Eshelby equivalent inclusion theory. Then a mixed mode fracture criterion, including the fracture direction and the critical load, was established based on the maximum tangential stress in the inclusion for brittle inclusioninduced fracture materials. The proposed fracture criterion is a function of the inclusion fracture stress, its size and volume fraction, as well as the elastic constants of the inclusion and the matrix material. The present criterion will reduce to the conventional one as the inclusion having the same elastic behavior as the matrix material. The proposed solutions are in good agreement with detailed finite element analysis and measurement.     

EVALUATION OF DUCTILE FRACTURE CRITERIA IN A GENERAL THREE-DIMENSIONAL STRESS STATE CONSIDERING THE STRESS TRIAXIALITY AND THE LODE PARAMETER

This paper is concerned with evaluation of various ductile fracture criteria in a general three-dimensional stress state of stress triaxiality, the Lode parameter and the equiva- lent plastic strain to fracture. Evaluation is carried out by comparing fracture loci constructed by fracture criteria to experimental results of A12024-T351. Comparison demonstrates that the Modified Mohr-Coulomb criterion and a newly proposed criterion provide sufficient predictabil- ity of fracture strain. Moreover, evaluation is emphasized on the predicted cut-off value for stress triaxiality. The evaluation demonstrates that the Cockcroft-Latham, Brozzo, Oh, Ko-Huh and the new criteria coupled a reasonable cut-off value for ductile materials.     

合金材料韧性断裂的表征、孔洞成核准则和断裂模型

Ⅰ.引言韧性断裂是合金材料失效的主要形式之一。早在19世纪下半叶,有人就开始注意到金属材料的韧性断裂是通过内部颈缩而发生的。本世纪50年代,Puttick通过一系列实验和分析,提出了韧性断裂的机制是由于在材料内部的夹杂物上形成孔洞。随后,越来越多的实验事实表明,合金材料的韧性断裂是在材料里的第二相粒子(夹杂物)上形成孔洞,随后孔洞生长、汇合这样一个过程。50年代以来,位错理论的发展,电子显微镜的诞生,断裂学科      

材料的微结构损伤与韧性断裂

Ⅰ.前言50年代起至60年代,国际上开展了材料宏观力学性能的大量研究,提出了应力强度因子K和J积分,确定了断裂韧性参数的测定方法,创立了断裂力学学科并制定了规范,对材料的断裂、疲劳性能的预测和安全设计做出了很大贡献。进入70年代后开始注意到现有技术远远不能认识和控制各类裂纹的起因和发展。例如,K和J不能解决裂纹的稳态扩展、复      

韧性断裂裂纹尖端的物理特征和力学行为

本文综述了金属材料发生韧性断裂的裂尖钝化,孔洞成核和长大,孔洞-孔洞或孔洞-裂尖汇合导致裂纹扩展的物理特征,和描述这些特征的本构理论及物理模型。      

中心直裂纹平台巴西圆盘复合型动态应力强度因子

为了指导用中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样进行岩石复合型动态断裂试验,利用有限元法首先验证了文献中对中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)得到的有关结果,分析比较了不同无量纲裂纹长度(即裂纹半长和圆盘半径之比)时两种圆盘的I, II型动态应力强度因子的时间历程,发现两者的差异大部分在10{\%}以内,同时验证了该文数值方法的可靠性. 然后讨论了CSTFBD试样I, II型动态应力强度因子的复合比、起裂角以及纯II型加载角. 研究成果可为复合型动态断裂试验中CSTFBD试样的加工、试样上应变片的粘贴、起裂方向和起裂时间的估计等提供参考.     

复合加载下疲劳裂纹扩展速率研究

本文提出了一种计算曲折裂纹尖端应力强度因子的简单方法。对一种油井钻杆材料在不同Ⅰ－Ⅱ复合比加载下的疲劳裂纹扩展行为的研究表明，Ⅱ型成分成对裂纹扩展速率有两种趋势相反的影响作用，并得到了一个计算复合型裂纹扩展速率的Ｐａｒｉｓ形式的公式。