带表面裂纹LY12板材弹塑性抗裂特性的研究

本文对不同的热处理状态(CZ、R)、厚度(B=6、8、10和14mm)和裂纹深度与板厚比(α_√B=0.45～0.55和0.20～0.30)的带表面裂纹LY12铝合金有限宽板进行了塑性抗裂特性的试验研究。提出了等效裂纹扩展假设,测得了起裂时表面裂纹咀的张开角口α1,它是常数;导出了裂尖张开角αT的近似计算公式,并测得裂纹扩展时αT的变化规律;测得了稳定扩展和失稳扩展过程中裂纹塑性张开角(dδ_(MP)/da)_S和(dδ_(MP)/da)_U,它们是不同的常数;还测得了不同的热处理状态、厚度和α_0/B带表面裂纹LY12板材从起裂到失稳的裂纹等效扩展量,它约为板厚的4%。     

预应力加载下LY12-CZ激光烧蚀特性的实验与模拟研究

飞行器是激光武器的主要打击目标,对常用航空材料激光辐照响应的研究具有重要价值.本文通过实验和有限元模拟的手段,研究了预应力加载下,1080 nm连续激光烧蚀LY12-CZ铝合金的失效机理.实验结果表明,激光烧蚀沿光斑径向存在三种组织,分别为近光斑的枝晶组织、中部的等轴晶组织及远离光斑的原始组织;其中,枝晶、等轴晶组织中存在严重的Cu元素偏析,且等轴晶组织还存在较高的内应力.有限元模拟的结果表明,温度场对所施加的预应力并不敏感;烧穿孔洞形成的一个原因是局部因热软化和高水平热应力造成的屈服;预应力不能显著改变激光的烧蚀特性.     

平板表面裂纹的疲劳扩展

本文根据对同一优质钢材所做的一系列的测试结果,研究了平板在任意等幅加载条件下的表面裂纹疲劳扩展规律,给出了平板受弯曲与拉伸综合作用下对大小表面裂纹源普遍适用的疲劳扩展规律的公式。     

表面裂纹疲劳扩展的数值模拟

建立了一种无形状约束的模拟表面裂纹在线弹性断裂力学条件下疲劳扩展的数值方法,并研究了表面疲劳裂纹形状演化和裂纹尖端应力强度因子(SIF)的分布特征。该方法以三维有限单元技术和Paris疲劳裂纹扩展规律为基础,并在裂纹扩展增量计算中考虑了裂纹闭合影响。本文第一部分主要介绍模拟三维疲劳裂纹扩展的数值方法的理论背景和相关的技术细节。着重分析和讨论基于三维有限单元法计算裂纹SIF所涉及的几个主要问题:裂纹尖端单元网格密度对估算精度的影响;自由表面的影响及其修正方法;裂纹尖端非正交单元网格的影响及修正方法。     

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。     

LY12铝疲劳裂纹在冲击载荷下的演化研究

对LY12铝合金在低周疲劳条件下的裂纹情况和随后进行的动态拉伸条件下裂纹的发展给予了观察和统计分析，发现裂纹的累积数密度分布在损伤演化过程中保持指数形式，用NAG模型对实验结果进行分析，得出该材料裂纹演化发展方程的各种参数。     

超载对疲劳裂纹扩展效应的实验研究

本文研究了超载作用后的痨劳裂纹扩展特性。为了弄清超载效应的机理,用试件背面应变的方法连续测定了裂纹张开和闭合过程及其应力水平,并用扫描电子显微镜进行了显微电子断口分析,实验结果可定量解释超载的延缓效应和推迟延缓机理。     

钢轨表面三维疲劳裂纹扩展数值分析

在车轮循环滚动接触载荷作用下,钢轨接触表面裂纹问题频发,严重威胁高速列车运行安全,开展钢轨表面三维滚动接触疲劳裂纹扩展分析意义重大.首先,考虑不同初始裂纹角度,建立钢轨轨头含初始裂纹的三维有限元模型,对钢轨表面施加循环滚动接触载荷,进行轮轨滚动接触计算;然后,基于相互作用积分法计算裂纹前缘的应力强度因子;最后,采用最大周向应力准则和Paris公式计算当前状态下裂纹扩展方向和扩展速率,进而更新下一时刻的裂纹形状和尺寸.通过对上述过程重复实现,从而预测钢轨表面三维裂纹的扩展路径.加载过程中裂纹前缘应力强度因子计算结果表明,随着初始裂纹角度增加,K_Ⅰ的峰值逐渐减小,K_Ⅱ的峰值逐渐增大,裂纹前缘各位置的等效应力强度因子逐渐减小;裂纹前缘节点的位置越靠近钢轨表面,等效应力强度因子越大.疲劳裂纹扩展计算结果表明,随着循环次数的增加,不同初始角度下的裂纹都发生了偏折,逐渐朝着钢轨深度方向扩展,且裂纹的初始角度越大,发生扩展时需要的循环次数越多.对比三种初始裂纹角度下裂纹长度随循环次数的演化曲线可以发现,初始裂纹角度越小,裂纹扩展速率越大.所开发的方法也适用...     

局部高密度钢纤维混凝土疲劳裂纹扩展实验研究

在混凝土弯曲构件底部用高密度钢纤维局部增强称为局部高密度钢纤维混凝土（PHPFRC）,与同样纤维掺量的传统钢纤维混凝土（SFRC）比较,它可以用近似的价格获得高得多的力学性能,本文对PHPFRC缺口试件在循环载下的裂纹扩展规律进行了研究,发现裂纹并非是由一条主裂纹循序渐进地发展,而是随着循环次数的增加,呈多条短裂纹陆续出现,弥散式发展的趋势,说明在高密度纤维的增强下,混凝土的疲劳断裂由脆性向专心性转变,根据实验及分析结果得出了两种纤维掺量下PHPFRC度件的Paris参数,并且用一个分维值D的变化描述了裂纹的演经过程,发现裂纹失稳扩展前的临界分维值D随着纤维掺量的增加而增加。     

不均匀裂纹体疲劳裂纹扩展的实验研究和分析

本文提出了裂纹在硬区的软对硬不均匀裂纹体的力学分析模型.疲劳实验研究表明,这种不均匀性影响疲劳裂纹扩展速率.文中的疲劳载荷下不均匀裂纹体的边界元数值计算结果表明,随着疲劳裂纹的扩展,在相同扩展步下,裂纹距软硬区界面越近,裂纹张开位移的幅值△COD 越小,J 积分幅值△J 亦越小.不均匀性对疲劳裂纹扩展速率的影响,主要通过影响△J 来实现.裂纹与软硬区界面的距离越近,疲劳裂纹扩展速率越小.     

拉伸载荷下表面裂纹疲劳扩展规律的试验研究

本文用LY12-R板材进行了表面裂纹疲劳扩展试验。对试验技术及数据处理中的若干同题:铝合金的勾线方法、不勾线的直读法、勾线过程中循环次数的处理、da|dN·dc|dN的计算方法等进行了研究。对拉伸疲劳下的回复现象进行了观察。研究了拉伸载荷下半椭圆表面裂纹的形状变化规律,得到了LY12-R板材的表面裂纹扩展速率并得到了经验关系式da=f(dc)。根据此经验关系式可对疲劳扩展过程中的裂纹深度进行估算,估计值与实测值符合很好。     

LY12CZ薄板铝材裂纹起裂、稳态扩展和失稳扩展时的抗裂特性

本文以实验为基础,研究了在弹塑性状态下,LY12CZ薄板铝材裂纹起裂,稳态扩展和失稳扩展时的行态。采用特制的涡流裂纹自动跟踪仪,较精确地得到裂纹扩展量△a_p的连续记录。在此基础上,测得真实裂纹端的张开位移COS和张开角CTOA,从而得到用它们表征的、完整的裂纹扩展阻力曲线,即COS-△a_p和CTOA-△a_p曲线。实验表明:LY12CZ薄板铝材裂纹起裂时的张开位移δ_c是一稳定的常值,在起裂后的稳态扩展阶段,张开角CTOA是一稳定的常值。本文结合理论分析后指出,对一般韧性材料,在dδ_p/da》σ_s/E时,其张开角确应是材料的抗裂特性。在实验中还发现,在裂纹扩展一定值后,实测的张开角突然下降,此现象对应于裂纹的失稳扩展。     

聚乙烯Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展实验研究

本文采用中密度聚乙烯(MDPE)单边斜切口板状试样,完成了多种条件下的Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展试验。通过对裂尖和裂尖银纹区演化的全程显微测量,获取了各试样疲劳裂纹扩展过程的一致性特征,其过程分为初始银纹区萌生、银纹区转向、裂纹宏观扩展三个阶段。通过计算发现最大周向拉应力准则能精确预测第一阶段初始银纹区的萌生角度。试验表明第二阶段中银纹区发生转向,且第三阶段中裂纹始终沿垂直于外载荷方向的路径扩展,该现象通过银纹机理结合对裂尖奇异场的分析得到了解释,并从断面分析中得到印证。对比不同加载角下试样的裂纹扩展过程,发现裂纹萌生时间随加载角增大显著增长,但裂纹扩展特征一致。     

疲劳裂纹扩展的自动控制

本文研究的疲劳裂纹的自动控制系统，不但可以对构件的疲劳裂纹扩展进行监控，而且还可对材料的断裂参量进行监测与显示．     

复合型疲劳裂纹的扩展

1.引言实际工程中,对于结构部件的寿命需要作出理论上的估计,因此部件在疲劳载荷作用下裂纹的扩展是一个重要的研究课题。一个疲劳裂纹的扩展将取决于部件所用材料的性质、几何形状以及受载情况等等因素,也就是说需要用断裂力学的理论来解决结构部件的设计与分析。过去一般对于疲劳裂纹的扩展主要基于P.C.Paris公式,即     

表面裂纹疲劳扩展的数值模拟(Ⅱ)

根据Paris疲劳裂纹扩展规律,对拉伸和纯弯曲疲劳载荷下表面裂纹扩展进行了数值模拟。数值模型中,用三次样条函数曲线拟合裂纹尖端,在裂纹扩展增量计算中考虑了裂纹闭合影响。裂纹形状演化的模拟结果与Newman和Raju经验公式预测结果进行了比较,表明了所采用的数值模拟方法的实用性。研究发现,裂纹闭合对疲劳裂纹扩展过程中的裂纹形状演化以及裂纹尖端的应力强度因子(SIF)分布都有明显影响。同裂纹形状演化一样,疲劳裂纹扩展过程中裂纹尖端的SIF分布表现出明显的特征。最后,建议了一个简单函数来统一描述表面裂纹尖端的SIF分布。     

谱载荷下疲劳裂纹扩展随机规律的实验研究

简要介绍了谱载荷下疲劳裂纹扩展试验的理论基础、方法和过程。讨论了各种数据处理方法对参数估计的影响,研究了疲劳裂纹扩展的随机规律。由试验得到的疲劳裂纹扩展试验数据估计了裂纹扩展方程的参数,计算出结构可靠度曲线,通过对试验结果的分析难证了以下结论：以时间为参量的裂纹扩展随机过程模型和以裂纹长度为参量的模型在一定条件下是统一的;数据处理方法的选择与可靠性分析的结果有密切的联系;裂纹扩展寿命受裂纹扩展队机     

疲劳裂纹亚临界扩展路径的预估和实验研究

本文根据线弹性断裂力学复合型裂纹扩展的原理,应用数值计算方法预估了船体仓口甲板模型疲劳裂纹亚临界扩展的路径,并进行了实验验证。结果表明:疲劳裂纹亚临界扩展的路径可以用线弹性断裂力学复合型裂纹扩展方向来预估,当构件承受的最大名义应力小于0.6δ_(v2)时,预估得到的裂纹扩展路径与实验结果符合得相当好。     

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／     

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。