疲劳裂纹扩展过载延迟效应微观机理的研究

应用自制的扫描电镜加载台,对60Si_2Mn弹簧钢过载后疲劳裂纹扩展的延迟效应进行了扫描电镜的直接观察.分析和讨论了延迟效应的微观机理.结果表明,拉伸过载引起的裂尖钝化及裂纹扩展方向的偏转都会导致延迟效应。     

中碳钢短裂纹扩展规律及其在疲劳寿命预测上的应用

从研究中碳合金结构钢３５ＣｒＭｏ，４２ＣｒＭＯ三点弯曲缺口试件的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展规律出发，研究了疲劳过程中各个阶段所占总疲劳的百分比，并以短裂纹扩展规律为基，提出了预测试件疲劳寿命的经验公式。     

铝合金平板疲劳裂纹扩展FRANC2D数值模拟研究

疲劳是结构破坏中存在的主要问题。本文介绍二维断裂分析有限元软件FRANC2D(Fracture Analy-sis Code in 2 Dimensions)疲劳裂纹扩展的基本原理和理论基础,并用其对带孔铝合金平板的孔边疲劳裂纹扩展进行模拟,通过改变裂纹扩展量Δα,分析Δα对疲劳裂纹扩展的影响,得到裂纹扩展前后的应力场和不同裂纹扩展量Δα下应力强度因子的变化,并通过模拟得出裂纹扩展图。     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上，应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型，研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律，讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程，并在理论分析的基础上，具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为，预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

金属低周疲劳短裂纹扩展及其断面分形特征的探讨

以流变断裂学的观点给出了金属低周疲劳短裂纹扩展的一般性描述，并利用分形方法分析其疲劳断口的特性．     

腐蚀疲劳过程中瞬态极化电流的研究

研究了08PVRe钢在3.5% NaCl水溶液中的腐蚀疲劳行为,通过在阳极极化、阴极极化和腐蚀电位三种不同的电化学条件下对试样腐疲劳裂纹扩展速率的测量,揭示了瞬态极化电流的变化、腐蚀疲劳与电化学效应的关系。     

疲劳断裂问题的损伤力学分析

本文用连续损伤力学研究疲劳断裂问题,在裂纹沿裂纹面扩展的条件下,给出了基本型裂纹体和复合型裂纹体的求解方法。最后给出了一个计算实例。     

聚合物裂尖损伤-钝化机制与损伤裂纹模型

依据对聚合物裂纹扩展过程的跟踪观测,描述了聚合物裂尖损伤钝化机制的基本物理特征．在此基础上,推导了裂纹尖端粘塑性区内材料的损伤演化方程,并建立了聚合物的损伤裂纹模型     

非局部断裂与尺寸效应

根据流变断裂学的理论和方法,结合非局部场理论和不可逆热力学,对裂纹扩展过程中的变形、热力平衡、热流变响应以及断裂的尺寸效应进行了探讨.由于变形的非协调性.以及裂纹扩展过程中新表面的产生,导致体积与表面物理量的相互转换,而使局部化假设失效,文中导出了一组更为广泛的描述裂纹扩展过程的局部热力平衡方程以及相应的边界条件,本文将断裂作为变形的极限行为,首次将它引入本构方程,把裂纹扩展表面能作为本构变量,给出了裂纹扩展对热流变响应的影响的一般形式,进一步揭示了Griffith表面能的本质和断裂的不可逆性,从而把流变与断裂在不可逆热力学基础上更紧密地结合起来了。最后,从一般的角度研究了断裂的尺寸效应,并指出非均质是产生尺寸效应的重要原因之一。     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

疲劳裂纹扩展率的工程计算方法

以弹塑性断裂理论为基础，提出了基于J积分的疲劳裂纹扩展率工程计算方法，并推导出了D—M模型下的疲劳寿命工程计算公式。     

7075高强度铝合金操作杆断裂失效分析

【目的】高压开关设备断路器试验样机内部高强度铝合金操作杆在特殊机械故障模拟试验过程中发生断裂，需要查明7075高强度铝合金操作杆断裂失效原因。【方法】利用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜断口分析等失效分析法对该操作杆断裂原因进行分析。【结果】研究发现，该操作杆的断口表面主要呈辉纹特征，属疲劳断裂。【结论】7075高强度铝合金操作杆断裂失效是由硬度偏低、强度不足造成的，当操作杆在模拟试验累计动作时萌生疲劳裂纹，最终导致操作杆发生裂纹的扩展和断裂。     

变质量断裂模型及其实验研究(英文)

从能量方程求得具体的裂纹扩展方程是困难的,因为在一般情况下,我们还不知道断裂过程中各种能量以什么样的比例存在于系统中。鉴于此,我们考虑将动量方程用于裂纹扩展研究。建立一个以动量定律而不是以能量原理为基础的断裂模型。这种模型的建立是基于这样的认识,即裂纹体在断裂过程中,即使其整体动量,动量矩是守恒的情况下,其局部动量、动量矩也是不守恒的。或者说,动量平衡方程是非局部的,通常的局部化假设在裂纹扩展展过程中是不成立的。在此基础上种文中以裂纹尖端局部区域为研究对象,从多方面论证了该区域作用有不平衡力,正是这个不平衡力的大小,方向等的变化控制着裂纹扩展过程,建立了变质量断裂模型。该模型以随裂纹尖端运动的局部区域作为变质量系统,研究该系统质量和作用在该系统上力的变化,以此研究裂纹扩展过程,从而给出了裂纹扩展遵循的一般方程。本文用自行研制的裂纹扩展速度测定仪测得的裂纹扩展速度,在平面应力Ⅰ型裂纹条件下,在一定程度上验证了理论的正确性。     

岩石力学在水力压裂增产技术中的应用分析

岩石裂纹的起裂与扩展不仅受压裂施工工艺影响,也和岩石物理力学性质有关。探究复合应力场中煤样渗透性变化和裂缝扩展行为规律,需要对坚硬煤层大煤块原位水力致裂裂纹孕育与扩展加以研究分析。破坏裂缝的发展过程会影响煤样的渗透性,而且水力致裂协同矿山压力作用能够使煤体破碎软化。     

表面形变强化层疲劳裂纹扩展抗力的研究①

通过采用薄板轧制工艺,获得不同变形量而残余应力趋于零的试样,分离了应力强化和组织强化,通过疲劳裂纹扩展试验,探讨了组织强化对疲劳裂纹扩展的作用。结果表明：无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力,相同ΔK下,H62的dC/dN低于T2,且两者的dC/dN均与H     

中碳钢缺口疲劳裂纹的萌生及扩展规律的研究

经研究中碳合金结构钢３５ＣｒＭｏ，４２ＣｒＭｏ在不同应力比下（Ｒ＝０．１和Ｒ＝０．３）三点弯曲缺口试件的疲劳裂纹萌生及长，短裂纹的扩展规律，确定了该钢的缺口根部最大应力范围△σｍａｘ和疲劳裂纹萌生周次Ｎｉ的关系及疲劳裂纹萌生门截坎值（△σｍａｘ）ｔｈ，并得出了这两种钢在长，短期纹阶段的扩展规律。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅱ）

本文根据非局部场理论,从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察和研究,建立了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程。在引入质量、线动量和能量等的贡献之后,证明了裂纹体的局部动量和局部能量在裂纹扩展过程中均不守恒,而且诸热力学量对裂纹扩展所造成的新表面的贡献可用其局部化剩余来表示。从流变理论和耗散理论出发,建立非局部热力平衡基本方程后,论证了前文提出的关于裂纹扩展过程的五个基本观点。从耗散势函数出发建立了热流变性材料的非局部本构关系。如果这种本构关系对于每个独立体元和时间增量均能导出它的局部化形式,则可提出表面-体积能量密度理论。在体积随表面变化的意义上,给出耗散与不可逆性的定义。从而正确认识涉及体积和表面变化的热能与机械能交换的本质。本文与前文证明了裂纹扩展的全过程本质上是一个非线性非平衡态不可逆热力学过程,进一步完善了流变断裂学的理论基础。     

表面形变强化层疲劳裂纹扩展抗力的研究

通过采用薄板轧制工艺,获得不同变形量而残余应力趋于零的试样,分离了应力强化和组织强化,通过疲劳裂纹扩展试验,探讨了组织强化对疲劳裂纹扩展的作用。结果表明无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力,相同△Ｋ下,Ｈ６２的ｄＣ／ｄＮ低于Ｔ２,且两者的ｄｃ／ｄＮ均与Ｈｖ关系不大,表现出对ε一定范围不敏感的特性。     

含裂纹的压力管道疲劳寿命数值计算

借助于大型有限元计算软件ANSYS,根据雨流计数原理,分别采用Goodman、Soderberg、Gerber、Mean Stress Curve和无平均应力理论对含有裂纹的油气集输管道进行了疲劳寿命数值模拟。Mises等效应力结果表明了最大应力集中于裂纹扩展方向的尖点位置,该处的疲劳可靠性最差,其次为裂纹周边的其他区域。五种平均应力理论的疲劳计算结果表明,Goodman和Soderberg在疲劳寿命计算方面的结果一致性较好,偏安全;Gerber和平均应力曲线理论的疲劳计算结果接近,不考虑平均应力的疲劳计算结果偏非保守。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅰ）

根据裂纹扩展过程中的流变与耗散现象,建立了裂纹扩展期间裂纹体的热力学平衡方程,并依局部场论探讨了局部化剩余的意义。然后,我们把裂纹扩展问题转化为含有质量流源的一个扩散运动问题,并应用内部体力场来研究裂纹扩展力。引入外部热汇,我们把能量耗散问题转化为一个热传导问题。令Clau-sius非补偿热为非负值,建立了裂纹扩展过程中的广义熵不等式,引入耗散势函数,使该不等式转化为某一泛函的可积微分不等式,从而得到它的完全解。只有纵观裂纹扩展的全部历史,才能确定裂纹扩展特性,为此采用Lyapounov函数型的记忆泛函描述全过程,将此全过程分为孕育期、稳定扩展期及失稳扩展期,并给出各个时期的相应判据。本文提出,裂纹体的裂纹扩展过程是: 1 非平衡态不可逆热力学的相容过程; 2 动量不守恒而能量亦耗散的过程; 3 伴有热源汇的非纯粹力学过程; 4 具有衰退记忆的历史延拓过程; 5 微观动力学可逆与宏观热力学不可逆之间的互补过程。