超细晶粒对纳晶材料断裂韧性的影响

为了研究纳米晶体材料的断裂韧性,该文建立了一个包含两种晶粒的材料模型：超细晶粒(2nm~4nm)和普通纳晶晶粒(20nm~100nm)。超细晶粒可以看作普通纳晶晶粒三晶交的组成部分,并称包含超细晶粒的三晶交为超级三晶交,且均匀地分布在普通纳晶的基体中。裂纹尖端的应力集中会引起晶间滑移,晶间滑移又会导致超级三晶交处刃型位错的产生。该文研究了超级三晶交处的位错对临界应力强度因子的影响,结果表明超细晶粒的存在有效地提高了纳米晶体材料的断裂韧性。     

GFRP复合材料叶片摆振运动表面位移与层间断裂韧性响应

风机GFRP复合材料叶片摆振运动时产生的层间滑动裂纹是叶片破坏的主要诱因之一,应力强度因子K是层间断裂韧性的重要参量,也是表面裂缝安全性评估的重要指标之一。本文在试验基础上提出了由GFRP复合材料叶片表面位移推导K值的新方法,通过试验验证其理论正确性,试验与仿真对比证明了通过叶片摆振运动表面位移来研究层间断裂韧性响应的方法是可行的,为GFRP复合材料风机叶片的强度预测提供了新的思路和方法。     

16MnR在韧脆转变区的微观组织与性能研究

利用高分辨率透射电子显微镜和低温装置,对16MnR韧脆转变区不同温度下的晶粒直径,珠光体片层和位错进行了试验研究,结果表明,不同温度下的屈服强度和其相应温度下的当量晶粒直径符合Hall-Petch关系式,位错密度随温度降低的变化是导致屈服强度升高和断裂韧性下孤的主要原因。     

大型风机柔性叶片摆振运动冲击对层间断裂韧性的影响

冲击对材料表面的层间断裂产生重要影响,但对层间断裂韧性影响的趋势尚不明确。尤其是风机叶片在摆振运动时,叶片所受冲击对叶片表面层间断裂的影响及趋势未见公开研究。本文首先对风机叶片摆振运动冲击载荷的动力学响应进行研究,确定振型-位移-速度的对应关系,然后对叶片摆振运动过程中的应力-应变-速度进行有限元数值分析,再依据连续介质力学原理建立摆振冲击载荷控制方程,明确摆振运动冲击导致裂缝的应变能释放率（G）和应力强度因子（K）的关系。最后通过对摆振和冲击实验中断裂参数（振型、位移、速度、载荷、起裂方式以及裂纹长度）的测量,验证了本文中摆振运动冲击对Ⅱ型裂缝层间断裂韧性的影响的研究结果,探讨了摆振运动冲击载荷对叶片表面层间断裂韧性影响的趋势。     

基于断裂力学的高强度钢材梁柱节点受力性能分析

为了研究国产Q460C高强度结构钢材梁柱节点的断裂行为,该文基于断裂力学理论,计算了Q460C高强度钢材焊缝及热影响区材料的断裂韧性,并且采用三维有限元断裂模型,以I型裂纹尖端应力强度因子K_I和J积分为定量的评价指标,分析了焊缝及热影响区不同长度的裂纹对梁柱节点断裂韧性的需求。弹性分析表明,K_I沿梁翼缘宽度方向呈W形分布,最大值出现在翼缘中心,且与名义弯曲应力呈线性关系,而焊根裂纹的断裂韧性需求比热影响区裂纹更高。弹塑性分析表明,J_I最大值出现在翼缘的边缘,热影响区裂纹的断裂韧性需求比焊根裂纹更高。研究结果表明,Q460C高强度钢材梁柱节点的断裂由焊根裂纹控制,断裂承载力与梁全截面塑性承载力相近,临界转角小于0.02rad,因此建议通过改善焊接工艺或局部构造来保证节点拥有足够的转动能力。     

应力与氢对40Cr钢断裂特征的影响

本文利用悬臂梁试验机,测定了40Cr 钢的断裂韧性 K_(1c)和在3.5%NaCl溶液中,充氢达饱和条件下的氢脆临界应力场强度因子 K_(IH),以及在不同的应力场强度因子 K_(Ii)下的裂纹扩展速率 da/dt,并结合 SEM 对断裂形态进行了分析。     

NiCr/ZrO2功能梯度复合材料中混合型准静态裂纹启裂的数字散斑相关方法实验研究

采用粉末冶金方法制备出NiCr/ZrO₂功能梯度材料FGMs。通过2种断裂试件研究了材料梯度对混合型断裂行为的影响(FGM-A试件,裂纹位于试件的弹性模量较大一侧;FGM-B试件,裂纹位于试件的弹性模量较小一侧)。对2种断裂试件在非对称载荷下进行准静态断裂实验,并利用数字散斑相关方法测得Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。结果表明：FGM-A的裂纹的开裂角小于FGM-B的开裂角;FGM-A的弹性梯度对静态裂纹有保护作用;弹性模量的梯度变化和裂尖局部材料的断裂韧性会影响混合型裂纹的启裂。     

脆性材料在双向应力下的断裂和失效研究

采用热力学方法对脆性薄片试样成功地进行了双向和单向平面拉伸试验,通过观察和记录试片中心的直通裂纹的扩展和断裂过程,测试出玻璃和陶瓷薄片的断裂韧性在双向和单向拉伸载荷时的差别．结果表明双向拉伸使裂纹阻力增强,平行于裂纹的应力对裂纹扩展有影响．该研究表明,对线弹性材料在双向载荷作用下,传统的应力强度因子准则不适用．裂纹张开的应变依赖性被证实在双向应力的断裂评价中．     

基于断裂力学的钢框架梁柱节点抗震性能分析

介绍了8 个足尺节点试验的结果与连接焊缝断裂破坏的现象。采用二维有限元断裂模型,研究了抗弯钢框架梁柱节点的断裂行为。以I 型裂纹尖端应力强度因子K_I和J积分为定量评价指标,分析了焊接孔形式、初始缺陷尺寸及位置、焊接垫板、角焊缝补强等设计细节对节点材料断裂韧性需求的影响。弹性分析表明,切除垫板并以角焊缝补强的措施,能最有效地降低对材料韧性的要求。弹塑性分析表明,焊接高匹配时热影响区裂纹比界面裂纹对材料韧性的要求更高,且局部塑性应变累积使材料的断裂韧性降低;解释了节点试验中断裂易发生在梁下翼缘焊缝热影响区的现象。基于断裂分析得到的节点抗弯承载力与试验中节点的极限弯矩吻合较好,该文的研究为钢框架梁柱节点的防断设计提供了参考。     

车轮钢动态断裂韧性研究

测试了R7车轮辐板的动态断裂韧性。结果表明,在温度较高条件下,动态断裂韧性K1d和总冲击能量Wt随温度的降低并未呈现相同的变化趋势;当试验温度降至约-20℃时,K1d和Wt呈现同步的趋势,此时,断裂以脆性断裂为主。该温度以下的总冲击能量可以用作评价R7车轮辐板动态断裂韧性优劣的主要技术参数。     

Mn-Mo-Nb(Ti,V)系耐火耐候建筑用钢的断裂韧性分析

鉴于断裂行为是建筑用钢的重要特征,从WGJ510C2热轧钢板上截取20 mm×40 mm×180 mm试样通过三点弯曲试验对其弹塑性断裂力学参数CTOD和J积分进行了测定和分析。结果表明,用CTOD法表征的阻力曲线为δR=0.787(0.123 Δa)0.685,用J积分法表征的阻力曲线为JR=461.2Δa0.435;高的δR值表明裂纹尖端的弹塑性储能也高,通过计算得出,在0℃时cδ=0.187 mm,J0.2=229 kJ/m2;从其阻力变化的规律可以看出,用WGJ510C2钢具有优良的抗断裂能力。     

原油贮罐用12MnNiVR钢板的常规力学性能和断裂韧度JIC试验研究

对原油贮罐用国产32mm厚的12MnNiVR钢板进行了常规力学性能试验,并与日本SPV490Q钢进行了比较,对其焊缝金属进行了断裂韧度JIC测试.试验结果表明,钢中的微合金化作用和良好的显微组织结构是其强度高,韧性、塑性好的原因,该钢板适用于原油贮罐.     

SWRH82B高碳盘条显微组织对断裂韧性JIC的影响

采用单试样法测试了用三种不同工艺生产的SWRH82B高碳盘条的断裂韧性JIC值,计算了材料的KIC值,并对珠光体层片间距进行了测定,探讨了其组织对断裂韧性JIC值的影响。试验结果表明,SWRH82B高碳盘条的珠光体层片间距越细小,JIC值越大;SWRH82B高碳盘条的断裂韧性JIC为14．8～17．3KJ／m,KIC为56．0～60．5MPa／m^1/2。     

不同热处理对20CrMo钢组织和力学性能的影响

研究了二次淬火温度对２０ＣｒＭｏ钢显微组织和力学性能的影响。讨论了２０ＣｒＭｏ双相钢铁素体形态与断裂韧性的关系。结果表明,铁素体连续分布在马氏体基体上时断裂韧性有较大提高,铁素体以孤立形式存在对断裂韧性的提高作用不大。     

16MnR 钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性

研完了16MnR钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性。结果表明,断裂韧性Ji的韧脆转变非常明显,其韧脆转变温度大大低于夏比冲击韧性的韧脆转变温度。根据试验结果,建议采用以弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度曲线为基础来确定受静载荷低温设备的最低使用温度。     

J55套管的断裂韧性

研究了两种Ｊ５５套管的动，静态断裂韧性，表明以静态断裂韧性计算动态断裂韧性是可行的，试验结果也表明动态下材料的脆化倾向增强，动态断裂韧性Ｋ１ｄ明显低于静态Ｋ。     

CF-62钢焊接接头断裂韧性分布的试验研究

对ＣＦ－６２钢焊接接头Ｊ－Ｒ阻力曲线和断裂韧性Ｊ１Ｃ进行了８测试，并用参数假设检验及概率级等方法，对试验结果进行了分析和检验，得到了Ｊ１Ｃ的分特征值，为高强钢焊接接头断裂韧性的测试方法提供了依据。     

MORPHOLOGICAL STUDIES RELATING TO THE FRACTURE STRESS AND FRACTURE TOUGHNESS OF SILICON NITRIDE

Abstract— Microstructure and mechanical properties of HP (Hot Pressed), HP/GP (Gas Pressed), and HP/HIP (Hot Isostatic Pressed)—Si₃N₄ are studied using scanning electron microscopy, bending tests and the indentation fracture method. The grain diameter distribution is analyzed to clarify the relationship between microstructure and mechanical properties; and also the bending strength and fracture toughness. It is shown that bending strength increases with decreasing grain diameter. The results also show that a Hall—Petch type of relationship is obtained between grain diameter and fracture strength. The fracture toughness shows a linear relationship with , where σ_F= bending strength, β= a proportionality factor and d _a= average grain diameter, and is closely related to the aspect ratio of Si₃N₄ grains. It is concluded, from the morphological analysis, that a microstructure composed of Si₃N₄ grains, with both a small grain diameter and a large aspect ratio, is effective in improving both the fracture strength and fracture toughness.     

A131钢焊缝断裂韧性统计分布的计算机分析

对A131钢环焊接头的断裂韧性δc进行了试验测定，自行编制了确定接头断裂韧性δc概率统计分布的计算机程序。将试验数据输入计算程序，只需一次计算就可确定断裂韧性是否符合三种常用分布(正态分布、对数正态分布、威布尔分布)之一，该程序对快速、准确确定材料力学性能的概率统计分布以及对结构进行可靠性分析具有重要应用价值。统计检验结果表明，A131钢环焊接头的断裂韧性δc可以符合正态分布、对数正态分布或威布尔分布。威布尔分布是描述管道焊缝金属断裂韧度指标δc的最佳拟合分布函数。