刃前区应力场及刀具前角对其影响的数值分析

本文用有限元法得出正交切削前角γ分别为15°,0°和-15°时的刃前区弹性应力场的数值解。结果表明,在上述三种情况下,应力都分布在刃前区,而且主要为压应力;当γ为15°时的应力场比0°,-15°时远为集中;随着前角的增大,应力分布向“敏感应力状态”变化,这种状态有利于金属分离。     

含裂纹岩石受载后的应力场特征及其影响因素分析

通过数值模拟的方法,应用RFPA^2D软件分析了含裂纹岩石受载后的应力场分布特征,用定义的应力集中系数来分析由于裂纹的影响而产生的应力场强度,并研究了裂纹长度以及它的力学参数等因素对应力场分布的影响。     

地应力对脆性岩体洞群稳定性的影响

利用岩体脆性破坏准则和Examine2D软件,分析不同地应力及洞形、洞群下围岩破坏深度af变化规律。基于中国大陆地应力分布规律,分析三大岩类代表性岩石性质随洞室埋深af变化规律并与实际工程进行对比。研究结果表明:af与主应力比k近似呈直线关系,随着k增加,屈服范围逐渐偏离最小主应力向45°夹角发展;单洞室破坏范围呈轴对称形式,多洞室破坏范围呈点对称方式;当主应力方向与洞轴连线呈45°时,屈服范围最易于合并;洞群效应随洞间距增加逐渐降低;洞形不同应力集中系数不同,选择长短轴长度之比与应力比k相接近的椭圆形谐洞,可有效降低破坏深度;af与岩石单轴抗压强度σc呈指数函数关系,当σc大于(9σ10-3σ30)(其中,σ10和σ30分别为最大、最小初始地应力)时,不会发生脆性破坏;af变化规律与实际结果具有较好的一致性;采用脆性岩体破坏准则可对破坏深度进行预测。     

纯铝试样厚度与缺口深度对拉伸破坏的影响

对含缺口矩形截面纯铝试样进行拉伸破坏试验,通过改变试样厚度和缺口深度研究应力三维度对试样破坏的影响;采用有限元方法对试样的拉伸破坏进行了模拟分析.试验和模拟分析表明:断裂应变随试样厚度的增大而增大,而缺口深度增大时断裂应变却减小,因此,以往应力三维度增高导致断裂应变下降的观点不一定正确.     

压力容器的破坏机理及综合预防措施探析

压力容器的结构并不复杂,但在使用过程中,常会由于设计结构不合理、制造质量不良、使用维护不当或其它原因而发生早期失效,导致容器破裂而发生事故。     

混凝土受拉徐变中破坏时间与持荷应力关系研究

用轴心受拉混凝土试件,在标准条件下养护后进行了不同应力水平下轴心受拉徐变破坏试验,经过理论分析与数据处理,得到了混凝土轴心受拉条件下应力水平与徐变破坏时间的关系．利用此关系可以预估受拉条件下混凝土构件的寿命,确定混凝土构件在正常工作时的持荷应力水平     

晓南井田古今应力场及其对煤系的作用

在划分晓南井田古今应力场的基础上，分析了应力场对地质构造与煤系的作用，进而简述了应力场对巷道及瓦斯的影响。     

上覆煤层采动影响下底板应力场及变形破坏特征

明确多煤层开采过程中的煤层群之间的相互影响关系,是实现多煤层安全高效回采的根本保证。本文运用理论分析方法,结合具体的地质条件,对开采上煤层对下煤层的影响进行研究。最终确定开采上煤层时,上煤层底板的应力场及变形破坏特征,以及对下煤层的影响。     

含圆孔有限厚度板的三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究含圆孔有限厚度板的圆孔边缘应力场,找出了应力集中系数与板的厚度、圆孔半径之间的关系,同时还分析了圆孔边缘的三维应力约束程度和三维应力约束区域的大小.研究结果表明:离面应力约束系数在板的中面最大,而在表面为0,三维应力约束影响区域的长度约为板厚的一半;应力集中系数沿厚度的分布是不均匀的,其最大值及位置与厚度有关;有限厚度板中面的应力集中系数及其最大值均大于平面应力或平面应变的应力集中系数;对含圆孔任意厚度板的应力集中问题,按平面应力或平面应变来考虑是不安全的;Sternberg等人对含圆孔任意厚度板的应力分布及应力集中系数的近似三维求解,仅适用于厚度较小的板,当板超过一定厚度时同样也是不安全的.     

岩石受拉破坏的数值模拟方法

为了研究原始岩石介质的不连续及破坏后形成的不连续面,以岩石拉破坏的理论为基础,利用有限元方法引入裂张单元的概念,给出了岩石拉张破裂的四个判据,给出了裂张单元的原理,通过简支梁、中心有孔洞的薄板及巴西盘的具体实例,得出用裂张单元可以实现岩石破裂过程的模拟：岩石破裂后裂纹周围应力状态分布发生改变,需要重新调整。     

复合型裂纹脆断主应变因子准则

提出了一种复合型裂纹脆断的主应变因子准则。该准则为：1）定义垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变ε1及极径r的组合量√2πrε1为主应变因子ε1^-,裂纹将沿主应变因子取得最大值的径向扩展;2）垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变因子的方向与原裂纹面法线方向的夹角为扩展裂纹面的扭转角,当主应变因子达到临界值时裂纹将失稳扩展。由此导出了裂纹的开裂方向和裂纹面扭转角有断裂方程。Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹断裂试验表明：主应变因子准则与试验结果基本相符,利用其进行断裂评定较安全。     

简化脆性断裂裂尖模型及复合型断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖处应力场分析,提出了径向平面最大应力(M SRP)准则,认为在脆性断裂过程中,断裂方向由裂尖处径向平面上的最大应力所决定.分别针对I型、II型及I-II复合型荷载模式提出了裂纹断裂判断准则和开裂方向预测模型.通过推导得到了复合型荷载作用下严密完整的脆性断裂判据与裂纹开裂方向角的解析表达式,与有关脆性断裂试验结果进行的对比验证了所提出的模型及理论解的合理性.     

应力比对脆性材料断裂影响及应变断裂准则验证

应用材料破坏分析软件MFPA2D(material failure process analysis),模拟了平面应力下双向应力比不断变化条件下脆性材料的不同破坏失稳过程,并以玻璃为例,重点研究了其在复杂应力状态下不同双向应力比对脆性材料裂纹扩展和断裂的影响. 研究结果表明,裂纹失稳扩展时的应力强度因子值随着双向应力比的升高而升高. 该结果证明双向应力确实对脆性材料的断裂韧性有影响. 理论分析得出的应变失效准则与数值模拟研究结果及试验结果的比较研究表明,应变失效准则作为脆性材料在双向应力下的断裂准则是可行的.     

结合材料界面端脆性断裂的最大周向应力准则

基于结合材料界面端附近的线弹性奇异应力场和单一材料I-II复合型V型切口的脆性断裂准则,提出了结合材料界面端脆性断裂的最大周向应力准则;为了检验该断裂准则的正确性,用有机玻璃(PMMA)和铝(AL)2种材料加工成2种结合角的界面端试样,进行拉伸破坏试验,应用上述断裂准则对试样在界面端的起裂方向和相应的临界载荷进行了预测;并与试验结果进行了比较,试验结果表明,理论预测结果与试验结果比较吻合。     

Effect of weld microstructure on brittle fracture initiation in the thermally-aged boiling water reactor pressure vessel head weld metal

Effects of the weld microstructure and inclusions on brittle fracture initiation are investigated in a thermally aged ferritic high-nickel weld of a reactor pressure vessel head from a decommissioned nuclear power plant.As-welded and reheated regions mainly consist of acicular and polygonal ferrite,respectively.Fractographic examination of Charpy V-notch impact toughness specimens reveals large inclusions(0.5-2.5μm)at the brittle fracture primary initiation sites.High impact energies were measured for the specimens in which brittle fracture was initiated from a small inclusion or an inclusion away from the V-notch.The density,geometry,and chemical composition of the primary initiation inclusions were investigated.A brittle fracture crack initiates as a microcrack either within the multiphase oxide inclusions or from the debonded interfaces between the uncracked inclusions and weld metal matrix.Primary fracture sites can be determined in all the specimens tested in the lower part of the transition curve at and below the 41-J reference impact toughness energy but not above the mentioned value because of the changes in the fracture mechanism and resulting changes in the fracture appearance.     

三维应力作用下砂砾岩孔隙型渗流

为了掌握砂砾岩在三维应力作用下的渗流规律,开展了理论和试验研究。把渗透系数设定成孔隙率变化量的函数,再基于孔隙弹性理论推导孔隙率变化量和应力之间的关系,建立了孔隙型岩石的渗流应力耦合特性关系式,其表明平均有效应力是控制孔隙型岩石渗透系数变化的主要因素。在渗流-三轴应力耦合试验机上开展的砂砾岩渗流应力耦合试验的结果进一步证明,砂砾岩渗透系数与平均有效应力成负指数函数关系。根据理论分析和试验结果建立了砂砾岩在三维应力作用下的耦合特性关系模型。     

裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析

从岩体裂隙网络渗流的特点出发,以岩体裂隙网络渗流与岩体应力相互影响,相互作用的耦合机理为基础,同时考虑裂隙网络渗流对裂隙壁施加的法向渗透压力和切向拖曳力,提出了裂隙网络岩体三维渗流场与应力场耦合分析的数学模型。采用算例检验了该数学模型的有效性和适用性。     

断裂物理力学性质对其附近地应力场的影响

应用离散元方法，分别研究了断裂刚度、内摩擦角、内聚力和几何形态等对其附近地应力场的影响。结果表明：这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响，能造成主应力方位和量值发生变化；这种变化主要限于断裂附近一定距离内，远离断裂，逐渐趋于与区域应力场一致；断层附近应力方位变化的幅度和发生变化的范围，是因断层的力学性质及几何形态等的不同而不同。认为断层的内摩擦角（Φ）对断层附近应力方位变化的范围和幅度影响最大。     

带裂纹碾压混凝土层面强度尺寸和边界效应

研究了碾压混凝土层面中带不同削弱度裂纹时远场强度的尺寸和边界效应,指出对强度影响的不仅仅是试件尺寸,也包括试件边界、裂纹长度和裂纹数量等因素.应用界面断裂力学理论和混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则,对Hu和Wittmann的强度效应律做了理论上的扩展,使之符合碾压层面抗拉强度的断裂特性;最后建立了碾压混凝土层面强度的尺寸与边界效应回归曲线.     

ADC14铝合金变速轮组合肋条早期断裂失效分析

采用化学成分分析、扫描电镜断口观察、金相检验等方法对某公司ADC14铝合金变速轮组合肋条的早期断裂原因进行了分析。结果表明,大量不均匀分布的粗大块状初晶硅、沿晶分布的块状脆性相、针状的脆性铁相以及较多的疏松铸造缺陷,严重割裂基体,使肋条的塑性降低、脆性增大,导致肋条产生早期脆性断裂。在此分析的基础上提出了铸造工艺的改进措施。