基于应力应变曲线的断裂能参数表征炸药韧性

高能炸药材料普遍具有脆性特点,对其增韧改性有助于提高武器安全性及可靠性,因此炸药韧性的表征是亟待解决的问题。针对其他工程材料常用的两种参量(冲击韧性、断裂韧性)表征炸药韧性时存在的局限性,提出了基于应力-应变曲线断裂能量计算的韧性表征参量——断裂能,包括拉伸断裂能和压缩断裂能两种形式。一方面,由于不能测试炸药冲击韧性,从测试原理上分析了断裂能参量与冲击韧性具有比较接近的物理意义;另一方面,试验比较了室温下三种炸药之间(HMX-P1、HMX-P2、TATB-P3)和其中一种炸药(HMX-P2)在不同温度下(20,35,45,60℃)的断裂能与断裂韧性的变化趋势,结果表明,不同炸药之间以及不同温度下炸药的断裂能与断裂韧性的变化趋势具有较好的一致性;基于这两方面的对比分析,认为断裂能可以作为炸药材料的一种韧性表征参量。     

45CrNiMoVA钢动态断裂韧度的测定

通过对45CrNiMoVA钢在静态下直至K=3.3×10~6MPam~(1/2)/s下的动态断裂韧度K_(Id)和J=1.8～2.5×10~4N·mm~(-1)/s 下的J_(Id)测定,探讨了采用闭环回路电液伺服试验机测定动态断裂韧度的方法。在动态J_(Id)测试中采用了J_R阻力曲线法,在国内尚未见报导。试验结果还表明:加载速率K(J)对K_(Id)(J_(Id))的影响趋势与一般报导的Cr-Mo-V系钢是相似的。用此法测得结果对于加载速率低于4毫米的冲击加载可提供安全分析的断裂韧度指标K_(Id)和J_(Id)值。     

试样尺寸对动态断裂韧度K_(ld)的影响

基于58SiMn和35CrMnSiA钢的动态断裂韧性测定的试验研究,初步讨论了试样的韧带尺寸变化、跨距尺寸变化及全面尺寸变化对K_(Id)的影响。认为,动态断裂韧性试样尺寸要求与静态断裂韧性试样尺寸要求基本是一致的。     

几种兵器材料的动态断裂韧度试验研究

在电液伺服材料试验机和专门定做的加长摆杆的测力冲击试验机上,测试了几种典型的兵器用钢的动态断裂韧度,在此基础上研究制定出国内首次公布的部颁标准“金属材料平面应变动态断裂韧度ＫＩｄ 试验方法     

8090AlLi合金动态断裂韧度的研究

用Hopkinson杆应力波加载装置研究了加载速率对8090AlLi合金断裂韧度的影响。结果表明,合金的断裂韧度随应力强度因子率的增加而增加。扫描电镜分析发现,准静态下的断裂为沿晶和准解理混合断口;随着应力强度因子的增加,断裂从准解理断裂过渡到准解理和显微空穴聚集的韧窝断裂的混合断口。高应力强度因子率下断裂韧度的提高与其变形机制和晶界无沉淀区(PFZ)的变化有关。     

消除弹塑性断裂韧性试件几何约束相关性的一种新方法──建议一种新的材料弹塑性断裂韧性指标

基于韧性断裂的局部损伤理论，导出了弹塑性断裂韧性Ｊ＿（ＩＣ）与裂尖约束强度Ｔ的关系，提出了一种消除弹塑性断裂韧性试件几何相关性的新方法，进而建议了一种新的独立于试件几何形状的材料弹塑性断裂韧性参数Ｊ＿（ＳＣ），给出了有关的试验验证。结果表明，本方法能有效地消除弹塑性断裂韧性的约束相关性，新参数Ｊ＿（ＳＣ）能确切地表征材料的真实断裂韧性，Ｊ＿（ＳＣ）值愈大，材料的断裂韧性愈高。在断裂动性测量时，无需确定那种试件能满足结构的约束要求，任何几何形状的试件都可用来测试尺寸无关的断裂韧性值Ｊ＿（ｓｃｏ）为把从实验室小试件测得的断裂韧性用于准确预测大结构的断裂行为提供了一种新途径。     

两种材料的动态断裂韧度 K_(Id) 的实验测定

给出了两种材料的动态断裂韧度ＫＩｄ随应力强度因子速率Ｋ变化的规律；并对其在不同回火温度下，不同含量的磷和硼对ＫＩｄ的影响进行了揭示。     

35VB钢抗延迟断裂性能的测试与研究

本文测试了可冷墩大直径(M27)六角头螺栓的新钢种——35VB钢的断裂韧度和应力腐蚀开裂性能;采用了应力腐蚀开裂门槛值(K_(ISCC))估算公式,对35VB钢碳含量上下限的K_(ISCC)值进行了估算;文中对采用35VB钢制成的10.9级(1039～1235MN/m~2)M27高强螺栓,在潮湿空气中承受载荷≤34.5t时的安全性进行了分析及探讨。     

高性能管线钢动态断裂性能的试验与数值模拟研究

采用不同锤高对X90管线钢试样进行落锤撕裂试验,利用GTN微观损伤模型对试验过程进行有限元模拟,详细研究裂纹稳态扩展速度与临界裂尖张开角的关系,并对试验和模拟结果进行分析和对比。结果表明:试样的断裂韧性随稳态断裂速度的增大而减小;有限元计算的断裂速度、裂尖张开角与试验结果吻合较好,GTN微观损伤参数能较好地应用于X90管线钢的动态断裂分析;现有的DWTT方法在评估试样的断裂韧性时存在缺陷,应考虑试样的起裂和冲击变形对评估的影响。     

某船用钢动态断裂行为的温度效应

在高加载速率条件下,利用Hopkinson杆型动态断裂韧度测试装置测定了某船用钢在不同温度下的动态断裂韧度,首次获得了该钢动态断裂韧度随温度的变化规律,即随着温度降低,动态断裂韧度呈现明显的上下平台及韧脆转变特征.断口形貌则由上平台的微孔型延性断口、韧脆转变区的混合断口过渡到下平台的解理断口.同时,测定的动态断裂韧度值也为该钢在高加载速率条件下的韧脆转变行为及安全性评定提供了定量依据.     

两种中碳铬镍钼钢高温回火态的延性断裂韧度

通过对阻力曲线（Ｊ＿Ｒ－△ａ）的剖析，结合ＴＥＭ组织和ＳＥＭ断口分析，研究了两种中碳铬镍钼钢高温回火态的延性断裂韧度。结果表明：在５００～５９０℃回火时条件断裂韧度Ｊ＿（０．２）随回火温度升高而增大，而启裂断裂韧度Ｊ＿ｉ随回火温度变化的规律较为复杂。这是因为决定材料抵抗裂纹启裂能力大小的主要因素是Ｊ＿ｃ（弹性分量），而ｄＪ＿ｐ／ｄａ则能明显影响裂纹稳定扩展能力的大小。     

含裂纹HTPB推进剂断裂准则研究

固体推进剂装药的表面裂纹严重影响着发动机的工作安全性。现阶段广泛使用的应力强度因子、J积分等断裂韧性指标不能直接应用于复合推进剂装药。为了得到HTPB推进剂Ⅰ型裂纹在中低应变率下的断裂准则,本文使用试验和数值仿真方法建立了一种基于应变的断裂准则。准则建立过程中分别使用标准试样和单边裂纹试样进行单轴拉伸试验,结合有限元方法计算了裂纹前端的应变强度因子。结果显示对于HTPB推进剂在中低应变率下使用本文中基于应变的断裂准则比基于应力的断裂准则实用性更强。     

回火马氏体脆的机制

<正> 一、引言 回火马氏体脆(TME)是在高强度钢中经常遇到的一个重要问题。它的主要特征是:淬火钢在200～400℃范围内(钢的具体成份对这个温度范围有一定影响)回火时,尽管强度连续降低,室温夏比冲击试验断裂能却出现一个最低值,即在断裂能-回火温度曲线上出现一个“谷”,同时发生韧-脆转折温度的升高。“谷”的深度反映脆化的程度。一般情况下,平面应变断裂韧性试验(K_(1C)~-)也反映了这个脆化(但有例外,主     

Rolfe-Novak模型的理论分析

在冲击试验过程中,夏比V型缺口试样用于裂纹扩展所消耗的能量部分与断裂韧性试样所消耗的能量有着密切的数量关系。基于这一思想本文从冲击能量的分析出发,主要著名的Rolfe-Novak模型(K_1e/σ_y)~2=a(CVN/σ_y—b)作了理论上的分析补充。利用该模型,又对PCrNi3Mo和28Cr2MoVA钢进行了试验研究,建立了满足工程精度要求的断裂性与冲击能之间的定量关系。     

40CrMnSiB钢圆柱壳体膨胀断裂中间状态回收试验研究

针对回火温度条件对金属圆柱壳体膨胀断裂动态过程的影响问题,设计了冻结回收试验,用于回收处于膨胀断裂状态的金属壳体断裂形貌。以200 ℃、350 ℃、500 ℃和600 ℃ 4种回火温度处理下的40CrMnSiB钢为研究对象,通过冻结回收试验获得了4种回火温度状态下壳体断裂中间状态,分析了不同回火温度对壳体断裂、裂纹萌生、扩展及分布的影响,揭示了回火温度对40CrMnSiB钢圆柱壳体宏观断裂特性的影响规律。研究结果表明：随着回火温度从200 ℃上升到600 ℃,初期受动态塑性及断裂韧性改善的影响,壳体的断裂相关参量变化明显,后期材料动态强度减小造成的影响更突出,断裂相关参量基本不变;在500 ℃回火状态下的壳体断裂应变最大,相对于200 ℃回火状态提高了48.1%.     

高强度钢的断裂韧性、拉伸性能、断口形貌和显微组织的关系

<正> 广泛的研究已经证明,断裂韧性是一种复杂的力学性能,它与许多基本力学性能,例如弹性性能(弹性模量)、塑性性能(屈服强度、应变硬化)、延性及显微组织有关。虽然往往可能把K_(1C)看作是这些性能之一的函数,但一般来说,K_(1C)是由这些性能综合起来确定的。 在本文所述的工作中,通过平面应变断裂韧性、拉伸性能、断口形貌和显微组织的测量和观察,研究了高强度低合金钢的裂纹特点,进而用获得的数据验证K_(1C)计算模     

夹杂物与断裂韧性

从六十年代断裂力学兴起,到八十年代之前,已提出各种断裂模型,在这些模型中的长度参量很难直接测量。作者经过多年研究得出钢中夹杂物含量和夹杂物间距之间与断裂韧性存在定量关系。再参考已有模型提出一个新的模型用以表征夹杂物与断裂韧性之间的定量关系。这个新模型对研究材料的断裂行为和估计材料的断裂韧性都有实际意义,尤其在失效分析工作中,无法从失效部件上取样测定断裂韧性时更加有用。这个新模型是建立在大量试验基础之上的,因而可以按钢的各种使用条件提出对钢材质量的要求。     

16MnR钢动态断裂韧性的研究

本文结合常用的压力容器用钢16MnR的动态断裂韧性K_(Id)的测定,从宏观断口、微观断口、冲击载荷-挠度曲线以及冲击功A_K裂纹形成功A等四个方面,判定不同尺寸试样满足平面应变状态,以便确定不同温度下测定K_(Id)及J_(Id)的条件。又中除研究了动态断裂韧性方法外,还给出了不同温度不同尺寸试样K_(Id)及J_(Id)测试结果。     

钨合金弹芯的应力腐蚀断裂

<正> 美国军械研究发展和工程中心对军用烧结钨合金动能弹弹芯的应力腐蚀断裂(SCC)进行了研究。先把预制裂纹悬臂弯曲试样浸入3.5％的NaCl溶液,然后将试样暴露于相对湿度95％的空气中并持续加载,最长试验时间达500小时,四种试验合金的断裂韧性k_(IC)和应力腐蚀断裂门坎应力强度k_(ISCC)值如下:     

W-Ni-Fe烧结合金的断裂韧性

<正> 1 绪言 本研究是按照美国材料试验标准(ASTM E399)求静态断裂韧性值及使用日本工业标准(JIS)夏比冲击试样进行CVN-静态抗弯强度试验。由所得的吸收能量及静态抗弯强度,研究了不同成份和加工硬化程度对材料断裂韧性的影响。同时用扫描电子显微镜对断裂试样的断口进行了研究。