非均布应力场中内埋裂纹的应力强度因子

在内埋裂纹线性线弹簧模型的基础上,通过引入二维权函数将裂纹面上的非均布载荷进行均布化等效,求解了中心内埋椭圆形裂纹在沿板厚非均匀分布应力场中的应力强度因子,列出了问题的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev方法求解了在4种应力场分布情形下的数值结果,并与已有文献的解进行了比较,当a0/c0 ＜0.4、a0/h≤0.3时,两者结果具有较好的一致性,表明了本文方法的合理性和可靠性.     

奇异积分方程在裂纹板条动态断裂分析中的应用(I)

利用积分变换方法,将含Ｇｒｉｆｉｔｈ裂纹的无限长板条问题转化为Ｌａｐｌａｃｅ变换域中一Ｃａｕｃｈｙ型奇异积分方程。通过求解奇异积分方程和对裂纹尖端场的渐近分析,获得了Ｌａｐｌａｃｅ变换域中的动态应力强度因子。     

非均匀焊接接头的力学建模与断裂分析

建立了非均匀焊接接头"4区连接"的新模型,并利用积分变换-奇异积分方程的方法,研究了焊缝区的反平面断裂问题。数值计算表明:增大界面区的刚度或者适当地增大焊缝区、热影响区和界面区的宽度都有利于降低焊缝区裂纹的应力强度因子;相对于高匹配情形而言,低匹配焊接接头焊缝区的抗断裂能力明显较高。     

LD10cs薄板表面裂纹弹塑性疲劳扩展速率实验技术研究

本文提出用有机颜料着色法检测表面裂纹疲劳扩展时的尺寸和形状,其结果表明,这是铝合金薄板表面裂纹测深行之有效的方法;且对表面裂纹弹塑性疲劳扩展中的其它问题,即韧带、背表面屈服、裂纹形状变化规律和裂纹穿透点进行了研究,最后用线弹簧模型处理了疲劳数据,并得出了一些结论。     

多铁性层合材料中的界面滑动——层内开裂的局部阻滑/促滑机制

基于多铁性层合材料界面的传统剪切线弹簧模型和库仑摩擦定律,考虑界面法向应力对界面滑动的影响,提出了一种界面阻滑/促滑模型,运用Green函数法推导了多铁性层合材料层内开裂问题的Cauchy奇异积分方程,获得了界面法向应力和裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的数值解。结果表明:在纯剪切加载的情况下,界面上靠近裂纹的局部区域仍可能出现非零的法向应力,且正、负局部法向应力将分别导致局部促滑、阻滑效应。通过研究界面剪切损伤系数以及摩擦因数对SIF的影响,揭示了多铁性层合材料层内开裂的局部阻滑/促滑机制,为层状多铁性智能器件的防断裂优化设计提供理论参考。     

压电界面电极的应力强度因子

建立了压电界面电极的力学模型，利用有限傅里叶变换方法将相应的力电耦合问题描述为奇异积分方程，并得到了界面应力及其强度因子的解析解。讨论了结构几何参数对应力强度因子的影响。基于强度设计的观点得到两方面的结论：一是界面中心电极优于偏置电极；二是界面长度的最优值为中心电极长度的2倍。     

两种粘弹塑性材料中Ⅲ型界面裂纹的断裂特性分析

将Dugdale Barenblatt模型推广应用于两种粘弹塑性材料之间裂纹问题的分析 ,对沿切向具有跳跃边界条件的边值问题的控制方程进行富里叶变换 ,然后用逐段定积分变换方法 ,将该边值问题转化为奇异积分方程组。解方程后计算了裂纹尖端塑性区尺寸及裂纹尖端张开位移COD ,给出了应变能释放率算式。结果表明 ,裂纹尖端塑性区尺寸和COD均决定于两种材料的最小屈服极限τs,COD随时间的增长而作先快后慢的增长     

铝制贮箱箱底初步断裂分析

本报告应用断裂力学方法,对铝合金贮箱箱底进行了初步的分析。应力计算主要考虑了箱底在内压作用下的薄膜应力和由边缘效应引起的弯曲应力以及假定的焊接残余应力。断裂分析包括对表面裂纹临界尺寸的线弹性和弹塑性计算,给出了母材和焊缝处的临界裂纹尺寸;确定了加载20次到201次时所允许的最大初始裂纹尺寸。对一维和二维裂纹扩展模型进行了比较,指明二维扩展模型更为合理。最后对验证实验以及超声波检查配合使用进行了简单的讨论。给出了在本文条件下,贮箱箱底的无损检验标准和确定验证试验的方案。     

电力机车主传动齿轮轴油孔孔角超声冲击强化处理

针对电力机车齿轮轴油孔处萌生疲劳裂纹的问题,提出了超声冲击强化与表面抛磨复合处理齿轮轴油孔孔角的方法,并研究了处理前后齿轮轴表面完整性、组织、硬度及残余应力变化情况。结果表明:处理后的齿轮轴孔角处产生了倒角,去除了表面加工纹理,表面粗糙度降低了52.7%,表面完整性得以提高;齿轮轴孔角附近材料产生了明显的加工硬化,表层显微硬度提高了44.8%,形成了约80μm厚的超细晶和纳米晶层,并引入了较大的残余应力。表面完整性、细晶强化作用和残余应力等方面联合作用将改善齿轮轴的抗疲劳性能。     

分布载荷作用下多铁性圆柱复合材料的断裂分析

针对多铁性圆柱复合材料因其外表面上存在不同类型的轴向分布载荷而出现的界面裂纹问题,建立了断裂力学分析模型。首先利用分离变量法和无穷级数法推导出该模型的Cauchy奇异积分方程组,然后利用Lobatto-Chebyshev配点法离散该方程组为代数方程组,进而得到裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的数值解。通过对数值结果的分析得到:在不同类型的分布载荷作用下,压电层厚度以及分布载荷大小是影响裂纹尖端SIF的主要因素。该研究结果可为此类复合材料在实际工程应用中的防断裂优化设计提供理论参考。     

A three-stage model for the perforation of finite metallic plates by long rods at high velocities

A three-stage theoretical model is presented herein to predict the perforation of a thick metallic plate struck normally by a long rod at high velocities. The model is suggested on the basis of the assumption that the perforation of a thick metallic plate by a long rod can be divided into three stages: (1) initial penetration; (2) plug formation and (3) plug slipping and separation. Various analytical equations are derived which can be employed to predict the ballistic limit, residual velocity and residual length of the long rod. It is demonstrated that the present model predictions are in good agreement with available experimental results for the perforation of finite steel targets struck normally by steel as well as tungsten alloy long rods at high velocities. It is also demonstrated that the dynamic maximum shear stress of a plate material has strong effect on plug formation and plug thickness which, in turn, exerts considerable influence on the residual velocities and lengths of a long rod at impact velocities just above the ballistic limit.     

Comparative study on transverse shrinkage,mechanical and metallurgical properties of AA2219 aluminium weld joints prepared by gas tungsten arc and gas metal arc welding processes

Aluminium alloy AA2219 is a high strength alloy belonging to 2000 series. It has been widely used for aerospace applications, especially for construction of cryogenic fuel tank. However, arc welding of AA2219 material is very critical. The major problems that arise in arc welding of AA2219 are the adverse development of residual stresses and the re-distribution as well as dissolution of copper rich phase in the weld joint.These effects increase with increase in heat input. Thus, special attention was taken to especially thick section welding of AA2219-T87 aluminium alloy. Hence, the present work describes the 25 mm-thick AA2219-T87 aluminium alloy plate butt welded by GTAW and GMAW processes using multi-pass welding procedure in double V groove design. The transverse shrinkage, conventional mechanical and metallurgical properties of both the locations on weld joints were studied. It is observed that the fair copper rich cellular(CRC) network is on Side-A of both the weldments. Further, it is noticed that, the severity of weld thermal cycle near to the fusion line of HAZ is reduced due to low heat input in GTAW process which results in non dissolution of copper rich phase. Based on the mechanical and metallurgical properties it is inferred that GTAW process is used to improve the aforementioned characteristics of weld joints in comparison to GMAW process.     

激光熔覆搭接过程残余应力应变的有限元计算

激光熔覆过程中产生的残余应力与应变对熔覆层的裂纹开裂倾向有重要影响。利用有限元法对激光多道搭接过程熔覆层的残余应力和应变进行计算,计算过程中主要考虑瞬时温度变化引起的热应力、σ-ε曲线、有限元网格、力学边界条件4个方面。热应力主要在温度场计算结果的基础上求得;σ-ε曲线采用的是线性强化材料的弹塑性曲线;有限元网格主要采用分区划分的形式进行。通过计算,得到了搭接后的熔覆层上关键点的残余应力和应变分别为1 400 MPa和2.2×10^-2。结果表明：搭接熔覆层交界处的点产生焊趾裂纹的倾向最大,第1道熔覆顶点处产生横向裂纹的倾向次之。     

超声冲击处理改善22SiMn2TiB装甲钢抗应力腐蚀性能研究

采用超声冲击处理工艺对22SiMn2TiB装甲钢试样进行了表面冲击强化,采用四点弯曲加载装置将处理和未处理的试样在3.5%NaCl溶液中进行了150 d的应力腐蚀试验。用X射线应力测定仪测定了应力腐蚀试验前试样表面的残余应力,用扫描电镜和透射电镜观察了处理后试样的断面组织。分析了超声冲击处理引起的残余应力和断面组织变化对改善装甲钢抗应力腐蚀性能的作用。结果表明,超声冲击处理引入的残余压应力和表层晶粒细化可以大大提高22SiMn2TiB装甲钢的抗应力腐蚀性能。     

弹塑性梁动态断裂的线弹簧模型

The elastic-plastic line-spring model is proposed to analyse the dynamicfracture of a cracked beam of ductile material in present paper. It can be expected from thenumerical results that this method for the analysis of dynamic fracture under elastic-plasticconditions will be valuable due to its computational simplicity.     

东莞市商业中心超长钢筋混凝土结构无缝设计探讨

近年我国修建了越来越多的混凝土结构超大建筑物，我国混凝土规范（GB50010--2002）第9．1．1条规定伸缩缝最大间距55m。但由于建筑的需要，在设计中经常出现不设或少设伸缩缝的情况。若不采取处理措施，将出现大面积开裂。钢筋混凝土结构开裂与混凝土自身干缩应力及水化热所产生的温度应力有关。介绍了通过采用SY—G型高性能膨胀抗裂剂配制成补偿收缩混凝土来解决混凝土冷缩和干缩问题的方法。在建筑施工中使用该方法能有效控制地下室及裙房的楼面屋面钢筋混凝土结构裂缝，并加快施工进度．缩短工期。     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究,采用MSC.Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析,并将分析结果与实验结果进行了比较.分析结果表明,破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段.有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性,在靶板破口的正面,与弹体平面凸缘两端接触的部分,变形以剪切为主,而与切削面接触的部分,以挤压变形为主;靶板破口背面为剪切冲塞破坏;有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好,弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化.有限元分析结果还表明,采用适当的模型,有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式.     

喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响

采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪，分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度，并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明：渗碳试样经强力喷丸后，在0～0．50mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度提高了约1．1GPa；最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa；表面粗糙度由1．255μm降为0．979μm。接触疲劳特征寿命以与中值寿命L50均提高了2倍多，额定寿命L10提高了1倍多。     

高速方尾水面舰船兴波问题计算方法研究

将Dawson型兴波阻力计算方法推广用于高速方尾水面舰船兴波问题计算,在计算中同时计入了尾封板0静压力、尾倾与下沉等因素的影响.以两高速方尾水面舰船为例计算了兴波问题,将兴波阻力计算值与剩余阻力模型试验值进行了比较,求出了相应的相关系数.结果表明,本方法可较好地求解高速方尾水面舰船的兴波问题,兴波阻力相关系数可用于修正理论计算结果,以提高计算精度.