双频激振系统下带V型槽棒料下料寿命模型

针对双频激振系统下带V型槽棒料下料研究,需要建立下料寿命与带V型槽棒料几何参数及加载状态之间的关系。首先推导出带V型槽棒料裂纹尖端的应力强度因子SIF计算公式,并根据建立的双频激振系统的动力学模型,绘制出带V型槽棒料裂纹尖端所受应力谱,将复杂的应力简化处理,从而获得复合频率激振下的带V型槽棒料裂纹尖端的SIF值。然后根据裂纹扩展寿命公式,推导获得单频激振下的下料寿命模型,并依据SIF可以叠加的原理,获得复合频率激振下的下料寿命模型。最后通过搭建的双频激振系统设计实验,得到的实验结果与模型分析的规律一致,验证了所建立的下料寿命模型的正确性。     

棒料热应力预制V型槽尖端理想裂纹的可行性研究

针对研究新型低应力精密下料系统时,需要获得热应力预制V型槽尖端理想裂纹方法的有效性问题。利用ANSYS软件,建立了棒料的有限元分析模型,并对其V型槽尖端区的温度场和应力场进行了数值模拟研究。研究结果表明,对于45#钢、20#钢、60Si2Mn棒料来说,在现有给定的参数下,其V型槽尖端均发生了塑性变形,但只有60Si2Mn棒料在其V型槽尖端点产生了热裂纹。     

恒幅载荷下棒料V型槽尖端裂纹起始寿命的估算

针对带V型槽金属棒料下料中需要较精确计算下料时间的问题,获得了包含V型槽几何参数在内的V型槽尖端理论应力集中系数的计算公式,并在此基础上,建立了恒幅载荷下V型槽尖端裂纹起始寿命的完整的数学表达式。分析了理论应力集中系数和棒料的材质对该始裂寿命的影响规律。45号钢棒料下料实验证明,利用该文提出的V型槽尖端裂纹起始寿命公式所计算的下料时间和实际的下料时间十分吻合。     

下料中棒料热应力三轴度的研究

提出了下料中金属棒料V形槽尖端热应力三轴度的概念.探讨了水流速度和绝热边界的宽度对该热应力三轴度的影响规律,并在此基础上,获得了棒料V形槽尖端附近微小裂纹起裂方向的判断方法.     

低应力下料中棒料V型槽应力集中系数的计算

针对低应力下料中棒料V型槽尖端应力分布的复杂性,提出采用折线形截面假设法计算型槽的应力集中效应。建立了基于折线形截面假设法构建的棒料几何模型,通过分析棒料中微量细长单元,获得了棒料V型槽的应力集中系数计算公式,并分析了V型槽底角半径对应力集中系数的影响规律。为了验证公式的准确性,采用数值仿真技术建立了棒料力学模型并进行了计算,结果显示:当V型槽底角半径在0.3~0.5 mm时,理论计算数据与Ansys仿真结果有较高吻合度;当底角半径在0.2~0.3 mm时,通过加入影响因子也能使理论计算数据与Ansys仿真结果较好吻合;并指出V型槽张角对其应力集中程度的影响较小,考虑到加工的可行性和经济性,取张角为60°。低应力弯曲下料试验进一步证明,基于试验得出的实际应力集中系数与理论公式计算所得的应力集中系数吻合较好,最大误差小于8.4%,能够满足使用要求。     

棒料几何参数对其预制表面V型槽槽底应力集中系数的影响规律

针对研究新型低应力精密下料系统时,需要获得不同直径的带V型槽棒料几何参数对槽底应力集中水平的影响规律的问题,利用ANSYS软件,建立了系统棒料下料时的三维有限元模型。采用正交法设计了实验方案,通过有限元法的数值模拟实验,确定了使V型槽尖端应力集中系数最大的棒料几何参数的最佳取值条件,即槽外形夹角为90°,槽底圆角半径与棒料直径的比为0.005,槽深与棒料的直径比为0.15。实验研究表明,槽底圆角半径对应力集中系数的影响最大,棒料的直径与槽深对应力集中系数的影响较小,而槽外形夹角对槽底应力集中系数的影响程度最小。     

7050铝合金冷挤压中心开裂的数值模拟及实验

基于McClintock韧性断裂准则,使用DEFORM2D数值模拟软件模拟剪切摩擦系数、凹模锥角度数、断面收缩率对7050铝合金棒料室温轴对称正挤压过程中内部V型裂纹的萌生和形态转变的影响;参考模拟结果,设计制作正挤压模具,模具工作带角度范围20°~35°,在万能液压机上进行冷挤压实验。数值模拟和实验研究结果表明,摩擦系数在0.05~0.30范围内时,剪切摩擦系数越大,越容易出现V型裂纹向Y型裂纹的转变,且过大的剪切摩擦会抑制中心裂纹的产生;较大的凹模锥角和较小断面收缩率更容易导致中心裂纹的萌生,且断面收缩率对裂纹尺寸的影响很大。     

紧凑拉伸铍试样裂纹尖端应力分布研究

为了评估应力作用下铍试样裂纹尖端的微观断裂特性，设计了平面应变状态下铍的紧凑拉伸试样，采用X3000应力分析仪测试了不同载荷下铍试样裂纹尖端的应力分布，并对加载过程中铍试样内的应力应变进行了有限元计算。结果表明，离铍试样裂尖较远区域，有限元计算和实测值吻合较好，靠近裂尖区域，有限元计算高于实测值。根据铍试样拉伸时裂纹扩展的临界载荷，计算获得了铍试样裂纹尖端的最大应力、塑性区半径以及断裂强度因子。     

分布位错法研究移动赫兹压力作用下次表面裂纹的力学行为

目的 用理论方法来求解复杂工况下的次表面裂纹问题,并分析裂纹尖端的力学行为。方法 利用叠加原理将主问题分成两个子问题,基于弹性力学集中力的Flamant解求解子问题一,基于分布位错技术求解子问题二。进一步建立关于位错密度的积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积法求解此奇异积分方程,得到相关的力学参量。结果 得到了裂纹尖端的应力强度因子和靠近上表面裂纹尖端附近产生局部粘着的临界摩擦系数,并分析了裂纹长度、裂纹埋入深度对裂尖应力强度因子及临界摩擦系数的影响。在裂纹埋入深度一定时,两个裂尖的应力强度因子都随裂纹变长而先增加后减小。靠近表面的裂尖更容易发生粘着,裂纹长度越短,裂纹埋入深度越小,越容易粘着。临界摩擦系数随着裂纹长度的增加而缓慢增加,随裂纹埋入深度的增加,近似呈线性增加。结论 在赫兹压力作用下,当裂纹长度较短时,裂纹更容易往内部扩展;而当裂纹较长时,裂纹更容易往表面扩展。     

加载速率对SA508-Ⅲ钢断裂韧性及断裂行为的影响

采用J积分方法研究了SA508-Ⅲ钢不同加载速率下的断裂韧性,探讨了不同加载速率钢的断裂行为。结果表明,SA508-Ⅲ钢的断裂韧性随加载速率的升高而增加。随加载速率升高,SA508-Ⅲ钢裂纹尖端区域达到临界应变率所需应力功增加,钢断裂前所吸收的能量增加,因此钢断裂韧性增加。同时,随加载速率升高,主裂纹沿碳化物与基体的界面启裂和扩展时间减少,位错密度增加,引起裂纹尖端应力应变集中,增加了钢的变形抗力,因此钢的断裂韧性增加。     

316L板翅结构钎焊接头力学性能试验

采用高温短时拉伸试验和相应数学模型分析研究了316L T形钎焊接头的力学性能.使用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）分析了失效钎焊接头裂纹尖端和焊缝区域的微观组织及性能，进一步探讨了板翅钎焊结构的失效机理.结果表明，基于T形板试样的高温拉伸载荷位移曲线能较好地反映焊缝的起裂和裂纹扩展过程，1~2 mm/min为合理的试验加载速率取值范围；钎焊过程中焊缝区会出现明显的铁元素富集现象，为板翅结构高温失效的主要诱因.     

位错和位错偶沿单─滑移系从裂纹尖端的发射

采用计算机模拟了位错和位错偶沿单一滑移系从裂纹尖端的发射,考察了滑移面取向、外加载荷、晶格摩擦力以及位错发射的临界应力强度因子对所发射的位错数量、塑性区与无位错区大小以及裂关残余应力强度因子的影响研究表明,位错从裂纹尖端发射的临界应力强度因子对无位错区的存在和其大小起决定作用,而外加载荷与晶格摩擦力主要影响位错发射的数量以及塑性区大小．在Ｉ型载荷作用下,滑移面与裂纹面的夹角越大,从裂尖发射出的位错数量越多,位错对裂纹的屏蔽效应也越大当裂纹发射位错后的残余应力强度因子仍然较大时,位错偶就有可能在裂纹尖端附近产生井沿着几个滑移面发射,但发射出的位错偶对裂纹没有明显的屏蔽作用在滑移面不垂直于裂纹面时,发射出的位错或位错偶关于裂纹面呈不对称分布     

Fo—Mo—Si—B非晶合金薄带的动态断裂行为

研究了Fe-Mo-Si-B非晶薄带在单独拉伸加载下的动态断理解行为,发现了裂纹扩展过程中的裂纹分叉和应力波致裂现象,当裂纹尖端的应力强度因子达到监界值KIB＝45MPa.m^1/2时,发生裂纹分叉,对应的静态平面变断裂韧性为16MPa.m1/2,分析认为理解纹分叉是应力波致裂发生的必要条件。     

划痕诱发的镍基合金应力腐蚀裂尖扩展驱动力分析

为了解表面划伤导致的不同氧化物形貌对镍基合金应力腐蚀(SCC)行为的影响,模拟了膜致应力下镍基合金划伤裂纹尖端的局部应力应变场。结果表明,楔形力是引发SCC裂纹扩展的主要驱动力。划痕裂纹前端的氧化物越厚,楔形力越大,并会增大SCC裂纹扩展速率。裂尖氧化物的形成导致了压应力、压应变和负的应变速率,并会阻碍半椭圆裂纹尖端上部和下部的SCC裂纹扩展。     

MIXED MODE SCC OF 18-8 STAINLESS STEEL IN 42％ MgC1_2 SOLUTION

本文用单轴拉伸中心斜裂纹平板试样对18-8不锈钢/42％MgCl_2(沸)进行了一系列复合型应力腐蚀试验。结果表明,复合型加载条件下,应力腐蚀开裂方向与裂端最大正应力面方向一致;但是应力腐蚀裂纹起始扩展的临界抗力却随K_Ⅱ/K_Ⅰ值增大而降低。根据阳极溶解型应力腐蚀的“滑移 溶解”机制,本文从复合型加载比对裂端应力状态及塑性变形程度的影响就上述结果进行了讨论,并指出:在断裂分析中简单地使用Ⅰ型测试结果,并把复合型裂纹当作Ⅰ型裂纹处理是不安全的。     

新型变频振动精密下料研究

针对棒料的精密下料问题,给出一种基于疲劳断裂机理的新型变频振动下料方法,利用变频振动和棒料表面V型槽的应力集中效应,通过变频器改变偏心块的旋转速度,控制在不同下料阶段的位移振幅与激振力,实现棒料的精密下料.通过对LY8的下料实验,得出了下料时相应的最佳变频规律、棒料送进夹紧位置和偏心块质量,实验结果表明,该文的下料方法切实可行,下料效果能够满足一般工业的需求.     

18-8不锈钢/42％MgCl_2(沸)复合型应力腐蚀研究SCIEI

本文用单轴拉伸中心斜裂纹平板试样对18-8不锈钢/42％MgCl_2(沸)进行了一系列复合型应力腐蚀试验。结果表明,复合型加载条件下,应力腐蚀开裂方向与裂端最大正应力面方向一致;但是应力腐蚀裂纹起始扩展的临界抗力却随K_Ⅱ/K_Ⅰ值增大而降低。根据阳极溶解型应力腐蚀的“滑移溶解”机制,本文从复合型加载比对裂端应力状态及塑性变形程度的影响就上述结果进行了讨论,并指出:在断裂分析中简单地使用Ⅰ型测试结果,并把复合型裂纹当作Ⅰ型裂纹处理是不安全的。     

汽车发动机缸体裂纹的补焊

我厂解放牌4t载重汽车大修时,发现发动机缸体左侧水套外壁由方窗向下有一条150mm左右的裂绞,并有渗水现象,影响发动机正常工作,如不采取补救措施,将导致发动机缸体报废。因此,对缸体裂纹进行了补焊。缸体材质为灰铸铁,壁厚约5mm。为避免补焊时产生新裂纹,确保补焊成功,制订工艺措施如下: ①将发动机缸体侧卧,因受条件限制,只能使焊缝处于半立焊位置。②将裂纹处用角向磨光机修或V型坡口,深度约3mm,并将坡口两侧清理干净。③由于水套中水垢及裂纹中污垢无法清理     

力学因素对Welten60管线钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率实验,低频小振幅加载实验,研究了力学因素的变化对Welten 60钢在80℃的0.5mol/L Na_2CO_3和1mol/L NaHCO_3溶液介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。实验结果表明:Welten 60钢在该溶液中为沿晶型的SCC;用小锥度拉伸试样获得的应力腐蚀开裂门槛值σ_(th)与应变速率ε和加载频率f有关,σ_(th)随ε和f的减小而降低;用板状单边缺口试样测得的SCC裂纹扩展速率(平台期)da/dt约为3.5×10~(-6)mm/s,应力腐蚀开裂临界应力强度因子K_(ISCC)约为32MPam~(1/2)。     

晶粒尺寸对纳晶双峰材料断裂韧性的影响

为了描述由纳晶基体和粗晶颗粒组成的纳晶双峰材料的断裂韧性,通过建立一个粘聚力模型来研究纳晶双峰材料的临界应力强度因子K_(IC)(表征材料断裂韧性)。考虑到纳晶双峰材料的一个典型情况:裂纹位于2个纳晶颗粒的交界面处,裂纹尖端与粗晶粒的晶界相交,假设粘聚区的尺寸等于纳晶颗粒的尺寸d。裂纹的钝化和扩展过程受位错和粘聚力的共同影响,刃型位错是从粘聚力裂纹的尖端发射,该过程对裂纹产生屏蔽效应。模型计算结果显示:当粗晶颗粒尺寸D确定时,K_(IC)随着纳晶材料晶粒尺寸d的增大而增大;当纳晶材料晶粒尺寸d确定时,K_(IC)随着粗晶材料晶粒尺寸D的增大而增大;相对于纳晶颗粒的尺寸,断裂韧性对粗晶晶粒的尺寸更加敏感。