爆破作用下预制共线裂纹的扩展机理研究

为了研究爆破作用下裂纹的扩展规律,从而进一步指导裂隙发育岩体爆破设计。试验运用深部岩石三轴动静载荷实验系统对含有预制裂纹的混凝土试件逐一加载,得到混凝土试件抗压强度;并采用高速摄像机对试件中裂纹起裂拓展过程进行全程拍摄,与加载曲线对照,得到裂纹起裂时垂向初始压力。研究表明:在一定范围内,试件所受围压越大,其裂纹起裂时所需压力越大;次裂纹的存在会使得主裂纹端部更容易在外力作用下起裂,且主裂纹内侧端部所受影响要大于外侧端部,这种影响程度的大小与次裂纹长度、裂纹间距等因素有关;围压越小、裂纹夹角越大、次裂纹长度越大、裂纹间距越小,主裂纹端部越容易起裂。     

单侧开半圆孔PMMA试件Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹动态扩展及数值模拟研究

为研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展问题,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含有预制裂纹的单侧开半圆孔(Unilateral Semicircular Hole,USH)PMMA 试件进行冲击,得到了Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹,同时采用动态焦散线实验方法研究了裂纹扩展时程关系及裂纹扩展尖端动态应力强度因子的变化规律,利用ABAQUS 软件对试验过程进行数值模拟,研究其扩展路径。结果表明:通过试验得到的Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹轨迹和数值模拟的结果基本相似,证明了利用数值方法模拟裂纹扩展轨迹的可行性;两种类型的裂纹在扩展过程中尖端均会出现停顿,最终都会朝着试件中轴线方向移动;使用单侧半开圆孔试件进行SHPB以及动态焦散试验可以有效研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展过程,为后续研究裂纹扩展提供思路。     

光学材料的磨削损伤控制试验研究

基于K9玻璃不同的磨削工艺参数确定其磨削损伤层深度随工艺参数变化的规律，并通过工件磨削损伤层深度的动态检测研究其裂纹扩展规律。结果表明:工件磨削过程中的裂纹损伤是动态扩展过程。固定工艺参数下，裂纹稳态扩展，损伤层深度不变；采用损伤更小的工艺参数磨削，裂纹的扩展速度小于材料的去除速度，其损伤层深度逐渐减小，损伤的去除速度逐渐减慢直至二者间达到稳态平衡。同时，为了去除前道工序的损伤层，后道工序的材料去除量需达到前道工序损伤层深度的2～3倍。      

球头螺杆断裂原因分析

SCM440钢冲床球头螺杆使用了约1年就发生断裂。采用断口检验、金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法分析了球头螺杆断裂的原因。结果表明:球铁螺杆的显微组织为网状铁素体,晶粒粗大,并存在夹杂物、孔洞及锻造裂纹等缺陷,螺杆热处理过程中裂纹从这些缺陷处产生,并在使用中在应力的作用下扩展,最终导致螺杆断裂。     

轧钢加热炉水梁耐材裂纹的分析

轧钢加热炉中，步进式加热炉和推钢式加热炉分别设计水冷管动梁和水冷管定梁,作为钢坯加热过程的传动和支撑装备。在应用过程中，尤其在烘炉结束后，水梁耐材自流浇注料衬体易出现环向和纵向的裂纹。本文对水梁裂纹产生的原因进行了讨论分析，指出了裂纹出现的主要原因，并提出了改善要点，为工业窑炉设计、耐材制作、窑炉施工方面提供了参考。     

连铸圆坯表面网状裂纹特征分析与控制

采用酸浸低倍检测、电子显微镜、电子探针等手段对圆坯表面网状裂纹特征和形成原因进行了分析。研究发现圆坯表面网状裂纹沿粗大奥氏体晶界呈网状分布，存在明显脱碳现象，裂纹内富集As元素。分析表明圆坯表面网状裂纹的形成原因是钢中As元素含量高导致的奥氏体晶界As元素富集和过热度高导致的奥氏体晶粒粗大。据此进行了控制圆坯表面网状裂纹的工艺优化措施，控制钢中As元素质量分数在0.008%以内、控制钢水过热度在20～35℃、降低结晶器保护渣熔点并提高黏度，取得了显著效果。     

工业管道常见焊接缺陷及处理措施

在焊接工业管道的过程中,因各种原因容易产生裂纹、未熔合、气孔等缺陷。笔者对这类缺陷产生的机理、形态及预防措施进行了归纳总结。     

基于扩展有限元法的混凝土重力坝裂纹扩展研究

针对混凝土重力坝裂纹开裂扩展问题,基于扩展有限元(XFEM)理论,以Koyna大坝为例,分别建立基于附加质量法和无质量地基法的传统抗震分析模型和基于流固耦合法和粘弹性边界法的新型抗震分析模型,并针对两种模型进行线性时程分析和非线性裂纹扩展模拟分析。结果表明,以流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的动力峰值响应整体减小了约30%;传统模型的裂缝张开位移有一定程度的夸大,基于流固耦合法和粘弹性边界法建立的坝体-地基-库水抗震分析模型的裂纹扩展路径与实际振动台试验结果更接近。