中锰铸钢疲劳裂纹扩展行为研究

采用疲劳裂纹扩展速率试验方法中的紧凑拉伸试验 (CT试验 ) ,得到了中锰铸钢疲劳裂纹扩展速率的数学表达式 ;用 SEM和微区相结构测试技术分析了中锰铸钢在疲劳裂纹扩展过程中的行为特点。研究表明 ,中锰奥氏体铸钢在疲劳裂纹扩展过程中 ,裂纹尖端将由应变诱发奥氏体向马氏体转变并伴有相变塑性产生 ,从而延缓了裂纹的扩展速率     

基于非线性输出频率响应函数的多裂纹转子故障诊断方法研究

相对单条转子裂纹的故障诊断,多条裂纹的故障诊断更复杂,也更困难。以两条裂纹为例,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到具有两条裂纹转子系统的故障诊断中,提出了一种 基于NOFRF的多裂纹转子故障诊断新方法,并且对比分析了两条裂纹不同夹角、不同裂纹深度下NOFRF值的变化情况。实验结果表明,NOFRF值对裂纹故障具有很高的敏感性,根据 NOFRF值的变化情况,不仅能反映转子系统裂纹是否存在,还能反映两条裂纹之间的夹角、裂纹深度的变化情况。因此,利用NOFRF值,可以有效地监测转子系统中多条裂纹故障。     

基于声发射矩张量理论的混凝土裂纹机制反演

为探讨裂纹时空演化规律,基于改进的声发射源定位方法和矩张量理论,反演双边开口的混凝土试件压剪破坏过程中裂纹位置、裂纹类型以及裂纹面的法线方向和运动方向.分析结果表明,试件在拉应力损伤破坏区域,拉伸型裂纹扩展占主导,在剪应力损伤破坏区域,剪切型裂纹扩展占主导.矩张量分析中不同类型裂纹的时空分布特征与试件实际受力和损伤情况...     

疲劳裂纹萌生机制

对于高强度钢和合金来讲,疲劳裂纹萌生是疲劳破坏的最重要组成部分。在高周次疲劳时,宏观裂纹萌生寿命(N_i)与裂纹扩展寿命(N_f)之比(N_i/N_f)大于90％,在低周次疲劳中N_i/N_f也大于50％。疲劳裂纹萌生与结构设计、材质、制造工艺及使用环境等因素有关。疲劳裂纹源的分析应包括力学分析、断口分析、金相分析和表面状态分析诸方面。确定裂纹萌生的性质、原因和条件是解决构件早期疲劳断裂的前提。     

圆筒压力容器表面裂纹和穿透裂纹的断裂分析

应用作者以前所研究的断裂准则分析带表面裂纹和穿透裂纹的圆筒压力容器断裂数据,以了解此准则与断裂数据符合的情况如何。用此断裂准则分析了文献中铝合金、钢和环氧树脂压力容器表面裂纹的断裂数据及铝合金、钛合金、钢和黄铜容器穿透裂纹的断裂数据。对很宽范围的裂纹尺寸和容器直径,表面裂纹或穿透裂纹的破坏应力与断裂准则的偏差在10％以内。对含有穿透裂纹的平板(中心裂纹或双边裂纹的拉伸试件)和圆筒压力容器,也发现破坏应力与断裂准则的偏差在10％以内。     

基于边缘检测和数字图像相关法的疲劳裂纹长度测量方法

针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关（DIC）技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图像,并对图像进行处理来测量裂纹长度,可检测到传统灰度边缘检测无法检测到的裂纹闭合段,从而提高测量精度。通过灰度边缘检测在裂纹图像中得到裂纹扩展路径,并对裂纹尖端进行初定位,结合模板匹配将裂纹路径坐标映射到散斑图像中,并在裂纹初尖端延伸段布置虚拟引伸计,利用DIC技术求得虚拟引伸计张开量。拟合引伸计张量-位置曲线,分析曲线特征得到疲劳裂纹尖端亚像素精度横坐标,进而精确计算出裂纹长度。将边缘检测法、该方法、测量显微镜测量得到的结果进行对比,结果表明,该方法在测量精度上有显著优势,可有效检测出裂纹闭合段,测量精度可达8 μm。     

基于内聚力模型的6082-T6铝合金无匙孔搅拌摩擦点焊裂纹扩展分析

无匙孔搅拌摩擦点焊可靠性分析中,考虑焊点边缘处存在宏观裂纹对接头力学性能的影响,引入内聚力模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟6082-T6铝合金无匙孔搅拌摩擦点焊接头剥离过程中裂纹的扩展规律。结果表明:在拉伸速度v=2 mm/min时,裂纹起源于搭接界面焊点边缘外侧,在拉伸位移不断增加的过程中,焊点边缘处的应力、应变不断增加,裂纹沿搭接界面向焊点内部扩展。通过分析6082-T6铝合金无匙孔搅拌摩擦点焊接头剥离断口形貌,发现剥离裂纹起源处与模拟结果一致,且最终在搅拌区边缘处断裂。     

TATB基PBX张开型裂纹起裂及扩展行为

为研究1,3,5?三氨基?2,4,6?三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药(PBX)中张开型裂纹在准静态载荷下的失效与破坏行为,设计了含预制裂纹的半圆盘弯曲试验,应用数字图像相关方法和90000 fps的高速摄影技术分别研究了实验中裂纹的起裂及扩展行为。结果表明,试样沿预制裂纹方向发生脆性劈裂破坏,应变分析显示裂纹尖端有显著的拉伸应变集中区域。在裂纹扩展路径上仅裂纹尖端区域的应变演化有显著的时间效应,且演化过程有一个显著的拐点,约0.85 p_(max)载荷,裂纹尖端的应变集中效应在拐点后才开始显现并快速扩展。裂纹扩展过程中有显著的塑性迟滞现象。裂纹尖端的应变分布和演化特性的分析表明,TATB基PBX在裂纹尖端局部发生了塑性变形,且塑性变形对裂纹的起裂与扩展行为有明显影响。     

陶瓷材料小裂纹研究进展

本文对陶瓷材料的断裂研究进行了述评,内容涉及断裂研究的阶段划分,小裂纹研究在断裂研究中所占地位,小裂纹的断裂规律及其研究现状,文末总结了陶瓷材料小裂纹研究的现有成果及未来研究趋势展望。现有试验结果表明,陶瓷材料在短时断裂、静态疲劳及动态疲劳中普遍存在小裂纹效应,而循环疲劳小裂纹尚未开始研究。陶瓷材料微裂纹交互作用与长大可能是陶瓷材料早期损伤的主要机制。要对陶瓷材料进行结构可靠性分析、寿命预测、损伤容限设计及工艺改性,研究微裂纹、小裂纹长大演变规律是关键环节。     

基于XFEM的高强桥索钢丝冷拔裂纹扩展数值模拟

基于有限元软件Abaqus,采用扩展有限元法(XFEM)分析高强桥索钢丝冷拔过程的裂纹扩展,研究裂纹位置、裂纹角度、裂纹长度对裂纹扩展路径和裂缝宽度的影响.结果表明:冷拔过程裂纹基本符合I型扩展规律,裂纹位置、裂纹角度、裂纹长度对裂纹扩展路径无显著影响;裂纹位置越靠近中心、裂纹角度数值越小、裂纹长度越长时,裂缝宽度越大;裂纹位置越接近表面、裂纹角度数值越大、裂纹越长时,裂纹闭合越晚.此外,通过预应力冷拔机进行钢丝表面不同角度预制裂纹扩展试验,分析裂纹扩展规律并通过α-γ、α-δ曲线验证了数值模型的可靠性.     

北方奔驰从动锥齿轮表面裂纹分析

利用金相、扫描电镜等手段对从动锥齿轮喷丸清理后发现的表面裂纹进行了较深入的分析。认为渗碳过程中碳浓度过高及渗碳后冷却方式不当是产生裂纹的主要原因 ,并提出了避免裂纹产生的措施。     

基于MARC的某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型

火炮发射一定数量炮弹后,身管容易出现裂纹,从而影响射击安全性。通过分析火炮射击过程中身管的受力情况,并利用MARC有限元软件的虚裂纹技术,探讨了某火炮身管内表面裂纹三维J积分有限元模型的建立方法。通过数值计算,得出了身管内表面裂纹J积分值随裂纹长度及深度的变化规律。根据某火炮身管裂纹扩展的临界J积分值,求出了其在最大膛压作用下临界裂纹尺寸,这对火炮身管的安全性评估及预测具有较大的工程应用价值。     

某型复合增程弹发动机壳体裂纹产生原因及对策

从原材料、淬火介质等方面对某型复合增程弹发动机壳体在热处理过程中产生裂纹的原因进行了研究,对产生裂纹的弹体进行了能谱成分分析、金相组织观察和硬度检测,查找出了裂纹产生的真正原因,并根据分析提出了合理的控制预防措施.     

大口径火炮身管药室内膛裂纹电磁超声表面水平剪切波检测方法

大口径火炮身管药室内膛在射击过程中承受高温高压,易产生网状多裂纹,对安全性能造成隐患,但传统检测手段对内壁清洁度要求较高,且检测周期长。为此,提出基于电磁超声表面水平剪切波（SH波）的身管药室内膛裂纹检测方法,对缺陷进行检测。建立表面SH波电磁超声换能器的辐射声场有限元模型,分析永磁体长度和对数对辐射声场的影响,对电磁超声换能器设计参数进行优化。在研究表面SH波声场特征的基础上,建立表面SH波在含有交叉裂纹的身管药室中传播的有限元模型,分析表面SH波与不同夹角裂纹缺陷的作用规律,并通过实验予以验证。结果表明,当使用12对长度为20 mm的永磁体制成的电磁超声换能器时,能够对10 mm×1 mm×2 mm的交叉裂纹进行检测,分析裂纹夹角与回波幅值的影响规律,为身管药室内膛多裂纹检测提供了可靠依据。     

双基固体推进剂裂纹开裂方向的研究

用粘弹性断裂力学的方法分析了三维板状试样固体推进刺材料的裂纹扩展特性,建立了三维固体推进剂材料的有限元模型,用最大能量释放率准则模拟了试样承受单向拉伸载荷时的裂纹扩展方向.在数值模拟中考虑了材料非线性及裂尖单元奇异性.通过有限元分析,得出了固体推进剂单向拉伸时裂纹扩展方向.结果表明,裂纹在与初始预制裂纹面成约20°～30°的角度方向传播,计算结果与试验结果吻合较好.     

低合金高强钢在高温浓碱溶液中的断裂机理

本文利用动态裂纹的电化学测试结果,分析研究了高温浓碱溶液中氢在碱脆断裂中的作用机理,以及快扫描极化曲线的钝化电位区对动态裂纹的阻滞能力。     

混合型加载下钢纤维混凝土损伤过程的声发射参数分析

结合声发射技术,开展Ⅰ-Ⅱ混合型载荷作用下钢纤维混凝土带预制中心裂纹巴西圆盘(BDCN)破坏特性的实验研究,得到试件破坏过程中声发射特征参数的演化过程。运用机器学习算法,对声发射参数进行分析,揭示钢纤维混凝土的损伤机理。结果表明：依据累积声发射强度曲线及时间-载荷曲线的变化,BDCN试件破坏全过程可以划分为3个阶段：前两个阶段损伤的主要来源是混凝土基体中微裂纹的起裂和大量微裂纹汇聚扩展,最后一个阶段声发射源的主要机制则是钢纤维的脱粘及拉拔。运用高斯混合聚类算法,可以将损伤源划分为拉伸型裂纹和剪切型裂纹。其中,拉伸型裂纹主导了每个阶段的损伤,而剪切型裂纹对损伤起到了促进作用。使用支持向量机求得的两类裂纹的分界线方程表明,拉伸型裂纹与剪切型裂纹的分界线并不总是一条过原点的直线。     

HTPB推进剂三点弯曲过程试验与数值模拟

为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂三点弯曲过程裂纹尖端细观损伤特点,采用扫描电镜对裂纹尖端动态损伤过程进行了观察。建立了基于子模型的推进剂三点弯曲多尺度模型,实现了三点弯曲试件宏观变形和裂纹尖端细观损伤的有效计算,并从试验和数值模拟两个角度分析了裂纹尖端损伤过程。结果表明:推进剂三点弯曲裂纹尖端损伤过程先是裂尖颗粒与基体脱湿,在裂纹尖端附近形成损伤区,随压缩位移的增加,不同颗粒脱湿引起的微裂纹与裂尖汇聚,使裂纹向前扩展;压缩过程中,由于裂纹尖端两端的拉伸作用使裂尖发生钝化。压缩位移从0增加至1.2 mm,裂纹张开位移从0增加至84.1μm,并且随压缩位移的增加,其增加的速率也增大;数值模拟结果与试验结果吻合良好。建立的基于子模型的多尺度数值模型可以有效模拟推进剂三点弯曲试验宏观变形以及裂纹尖端细观损伤过程,为开展推进剂宏细观损伤过程分析提供了一种新方法。     

DIN1.2344钢注塑模具的裂纹分析

DIN1.2344钢汽车灯罩注塑模具在最终精加工的型腔工作面发现有微细裂纹。采用着色渗透无损检测、化学成分分析、宏观形貌和微观形貌分析以及能谱分析等方法对裂纹进行研究。结果表明:在模具原材料中存在带状偏析、碳化物网和非金属夹杂物等严重的组织缺陷,模具在调质热处理淬火冷却时也形成二次碳化物网;裂纹的产生主要是由于模具材料中存在非金属夹杂物等严重组织缺陷,模具设计有尖锐角也是导致早期脆性开裂的重要原因。     

退火态AZ31变形镁合金裂纹扩展的研究

在室温条件下,采用扫描电子显微镜-原位加载的方法对退火态AZ31镁合金进行原位拉伸试验,研究分析其裂纹演变机制。结果表明:退火态AZ31镁合金塑性变形初期,晶粒表面会产生凹凸起伏的褶皱抵抗外力作用;在之后的变形过程中,已开动滑移系的晶粒对未开动的晶粒产生力的作用,此外滑移线到达晶界引起晶界处应力集中,微裂纹在晶界处产生,并按微裂纹-大裂纹-晶间裂纹的方式扩展。