氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的综合相变增韧作用

采用综合相变准则和应变能释放率判据对氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的增韧结果进行了理论计算。分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变增韧的理论表达式。结果表明:综合相变对静止裂纹有微小的负屏蔽效应,对扩展裂纹的增初结果与材料的剪切模量、相变尾区高度和相变体积分数成正比,并且增韧值随着K_Ⅲ/K_Ⅱ比值的增大而减小,表明相变对Ⅱ型裂纹的增韧效果相对Ⅲ型裂纹更显著。     

ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3陶瓷力学测试与断裂分析

通过对原位生长ZrO2纳微米纤维自增韧Al2O3基陶瓷的三点弯曲、单边切口梁与Vickers压痕测试,发现陶瓷硬度、弯曲强度与断裂韧性在ZrO2质量分数为35%时出现极大值.经SEM观察与XRD分析,发现裂纹扩展主要受含ZrO2纳微米纤维的α-Al2O3基棒晶控制,诱发裂纹偏转增韧机制,并伴随着相变增韧机制.     

燃烧合成原位增韧氧化铝基复合陶瓷的显微结构与力学性能

通过燃烧合成技术制备出了氧化铝棒晶为基的Al2O3/ZrO2复合陶瓷棒材,研究了大体积Al2O3/ZrO2复合陶瓷的显微结构及力学性能.经对其性能测试发现,陶瓷的硬度和断裂韧性最高可达22.1 GPa和9.16 MPa·m0.5;通过对裂纹扩展路径观察,发现材料增韧是通过以氧化铝棒晶桥接与拔出增韧为主并伴有α-Al2O3片晶桥接多重增韧机制予以实现;经实验分析,可进一步认为以增大燃烧放热量来提高实际熔体温度,并在离心力作用下,进行材料高温高压合成,可显著提升材料的强韧性.     

梁在拉伸力和弯曲力矩联合作用下的动态塑性断裂

本文采用刚塑性分析方法,研究了韧性材料带裂纹有限长梁在轴向拉伸力和弯曲力矩联合作用下的全塑性断裂过程,其外加轴向拉伸力和弯曲力矩为准静态加载,并在梁的断裂过程中保持不变,为定常载荷。在外力作用下,梁的断裂截面首先进入塑性变形,当裂纹尖端张开位移 CTOD 达到其材料临界值时,裂纹将启裂扩展。本文考虑了应变率对断裂过程的影响,给出了梁在断裂过程中其裂纹扩展长度,裂纹扩展速度以及断裂截面上的轴向抗力和弯曲抗力随时间的变化规律,并比较了在不同轴向拉伸力作用下梁的动态塑性断裂过程的变化,说明了轴向作用力对梁的断裂过程的影响。     

层状磁电弹半柱中同轴界面上的裂纹相互作用规律

针对“磁电弹-正交基体-磁电弹”3层半柱结构中2个同轴界面同时开裂的问题,建立了其断裂力学理论模型.运用位错模拟法和Green函数法,推导了裂纹问题的奇异积分方程组,并得到了应力强度因子的数值解.基于参数分析,讨论了层厚和裂纹的环向相对位置对应力强度因子的影响规律,阐明了其中的刚性边界效应、自由边界效应、屏蔽效应和干涉效应,揭示了屏蔽与干涉相互竞争所引起的局部区域内应力强度因子的特殊振荡现象.相关结论可为层状磁电弹智能器件的防断裂优化设计提供理论参考.     

LD10cs 铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究

本文研究用表面裂纹法测试LD10cs铝合金板材焊接接头各部位疲劳裂纹扩展速率。结果表明:焊接接头各部位疲劳裂纹扩展速率随焊接热循环引起的金属组织变化而变化,有一定规律性。熔合线和焊趾处疲劳裂纹扩展速率较其他部位大。焊缝加强高的存在,引起焊趾处应力集中,使该处疲劳性能进一步恶化,成为焊接接头疲劳性能最差的部位。结合金相组织和扫描电镜分析,对影响焊接接头各部位疲劳裂纹扩展速率的各种因素作了较详细的探讨,并提出了改进焊缝质量的建议。     

McEvily公式的改进及其在疲劳扩展寿命评估中的应用

疲劳裂纹扩展寿命评估的关键是要有适宜的疲劳裂纹扩展公式。通过对McEvily公式的深入研究,综合考虑弹塑性行为的影响、裂纹的闭合效应,并对曲线斜率进行“最小二乘法”拟合,得到了改进的McEvily公式。采用某航天发射塔架A3钢的疲劳裂纹扩展数据进行分析验证,得出McEvily改进公式对疲劳裂纹扩展寿命具有更强的评估能力。     

45号钢三点弯曲试样断裂韧度K_(IC)测试

带裂纹的构件,裂纹尖湍附近的弹性应力场强度由应力强度因子K来度量。K_(IC)是材料在平面应变条件下Ⅰ型裂纹发生失稳扩展时应力强度因子K_1的临界值,是材料的一种性能,称平面应变断裂韧度。我们按照YB947标准对45号钢进行三点弯曲试验,顺利地完成了断裂韧度K_(IC)的测试。     

用能量法确定层状复合材料疲劳裂纹的扩展方向

含裂纹体疲劳寿命的预测,必须首先了解裂纹扩展路径的全过程,而在层状复合材料中,裂纹扩展的路径非常复杂,不仅可以拐弯,而且可以分叉.因此,首先提出一个简单、适用、统一的裂纹扩展方向的相对强度准则,即应变能释放率比值判据;然后,利用有效解决高梯度问题的数值方法--任意线法,对实测试件的关键时刻(例如,拐弯或进入界面),进行了数值分析;并对典型试件进行了疲劳断裂实验研究.3方面的结果,得到相互的验证.这种一致性,不仅初步证明了这一方法的正确性和适用性,而且为疲劳裂纹扩展全过程的解决,提供了必要的基础.     

内压作用下复合材料修复裂纹管道的失效分析

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力,建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展,利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效,复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证,实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明:当内压增大至一定值后,未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展,进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹,此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向,即认为裂纹管道发生爆裂失效,爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式:在单调递增的内压作用下,管道内表面首先出现黏结裂纹,而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升,使得复合材料层应力急剧上升,达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸,存在对应的复合材料缠绕层数临界值。