解冻焦散线方法与应力强度因子K_Ⅰ,K_Ⅲ的测定

本文提出了解冻焦散线的实验方法,这是一种应用光弹切片技术获得模型内部任一点焦散线图象的方法。将它用于测定平面应变状态裂纹的应力强度因子K_1,K_2,获得了满意的结果。     

关于铝合金LD10CS的K_(1SCC)值

本文用DCB试样测量铝合金LD10CS的应力腐蚀界限应力强度因子K_(1SCC)。如果用通常方法测试,只能测得表观的K_(1SCC)值。采用间断停加介质方法能加速应力腐蚀裂纹的扩展,并使已达到截止速度的裂纹继续扩展,因而能测得更低的K_(1SCC)值。对比和分析实验结果,说明铝合金的应力腐蚀开裂可能存在真正的界限应力强度因子K_(1SCC)值。     

应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法

传统的计算结构寿命的断裂力学方法,将材料的断裂韧性(K_(1c)或K_c)及裂纹亚临界扩展速率(da/dN)应用于疲劳寿命计算时,必须对结构物进行应力分析求出结构物的名义应力分布,以及对裂纹体进行断裂力学分析求出裂纹端部的应力强度因子(K)。由于实际结构的外载条件,构件几何和裂纹几何的复杂性,构件的应力分析和裂纹体的应力强度计算常常是很困难的。本文试图避开这一困难问题,提出一个不用应力分析和裂纹应力强度计算直接估计带裂纹结构寿命的方法。     

1420cs铝锂合金型材力学特性测试

用电测的方法 ,得到了材料的应力与纵向应变曲线及横向应变与纵向应变曲线 ,判读出σ0 2 、σb、E、μ ,测试结果表明 :过比例伸长应力后 ,横向变形有明显跳动 ,这种特性有别于其他材料 ,使用中应予注意 ;测试了表面裂纹的断裂韧度。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

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。     

双向受载裂纹板的碳纤维复合材料补片的胶接修补分析

建立了碳纤维复合材料补片胶接修补双向受载裂纹板的3D有限元模型,分析了补片的单面胶接修补效果,探讨了补片材料、铺层顺序、补片长度及载荷比等对裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:复合材料补片的存在使裂纹板垂直裂纹方向载荷和平行裂纹板方向载荷发生耦合作用,从而影响补片修补效果。平行裂纹方向的压应力可降低裂纹尖端的应力集中因子,而拉应力可提高裂纹尖端的应力集中因子。     

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.     

残余应力对身管内膛裂纹应力强度因子的影响

自紧技术通过施加自紧压力使身管内膛发生塑性变形,以产生残余应力增大身管强度,也是提高身管使用寿命的有效方法。为了研究残余应力对身管内膛裂纹的影响,建立了具有残余应力的身管扩展有限元模型,计算了不同自紧度的身管在残余应力场作用下,内膛表面裂纹的强度因子,分析了自紧残余应力和裂纹深度对裂纹应力强度因子大小的影响。同时,在连续射击后发生残余应力释放的条件下,计算了自紧身管的残余应力的变化规律和表面热应力对裂纹应力强度因子的影响。结果表明：自紧残余应力能有效抑制身管裂纹的扩展,提高疲劳寿命,其抑制效果与残余应力的大小成正相关,自紧身管在射击后,热载荷作用下,表层的残余应力由压应力变成拉应力,其他区域切向残余应力数值也相应减小,残余拉应力使身管表层更容易开裂。     

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。     

用解冻焦散线法测定平面应变裂纹的应力强度因子K_Ⅱ

本文就奇异点附近的变形可表示为一维函数的情况,导出了奇异点附近变形的凸凹性对照射光源的要求。用焦散线的这种性质测定平面裂纹的应力强度因子ＫⅡ,收到意想不到的效果。     

非线性弹性平面铰接杆系的应力应变分析

以指数函数近似表示非线性弹性材料的应力-应变关系,推导出了非线性弹性材料平面铰接杆系应力应变计算的普遍表达式,编制了通用计算程序。     

关于高强度铝合金 LY12cz 应力腐蚀开裂性能的研究

本研究采用DCB试样测试研究了LY12cz铝合金在3.5%NaCl、饱和NaCl及3.5%NaCl+混合缓蚀剂水溶液中应力腐蚀K_1scc及da/df值;详细研究了Cl~-离子浓度及混合缓蚀剂的作用机理。断口形貌分析表明,LY12cz铝合金在含Cl~-离子水溶液中应力腐蚀开裂断口形貌主要是沿晶断裂,并具有岩石状沿晶断裂特征。上述混合缓蚀剂虽能改善其应力腐蚀开裂性能,使其裂纹扩展速率显著降低,但不改变其断裂特征。     

厚度小于0.5mm的金属簿板拉伸试验

本文介绍了厚度小于0.5mm的金属薄板拉伸试验的应力应变曲线(或载荷变形曲线)及横向应变轴向应变曲线(或横向变形轴向变形曲线)的绘制,及从曲线上测得弹性模量E、波桑比μ、屈服强度σ_(0.2)的方法。并根据不同材料的金属薄板的大量拉伸应力应变曲线,论述测量E、μ、σ_(0.2)的一些方法中存在的问题。     

压电-正交基体复合半圆柱的界面端部开裂问题研究

建立了半圆柱形压电-正交基体复合材料界面端部开裂问题的力学模型,其中压电层为锆钛酸铅铁电陶瓷,基体为正交异性聚乙烯复合材料。综合利用位错模拟法、格林函数法和奇异积分方程法,对裂纹问题进行了理论分析。通过对应力强度因子进行数值求解和讨论,揭示了几何、物理参数对断裂行为的影响规律。从界面端部止裂的角度出发,找到了压电复合半圆柱的2种优化设计形式:一种是将"较软的内部基体"和"较硬的外部压电层"相结合;另一种是采用正交各向异性介电材料作为基体。另外,数值计算还表明:与剪切模量变化对应力强度因子的影响相比,压电系数和介电系数变化的影响至少要小2个数量级,因此后面二者对结构防断裂优化设计没有显著的实际意义。     

三维表面裂纹扩展轨迹与数值仿真研究

针对三维表面裂纹扩展形态和轨迹难以预测的特点,基于ANSYS有限元分析软件,利用三维裂纹扩展仿真方法,开发三维裂纹扩展程序,研究典型的三维表面单裂纹与三维非等大共面表面双裂纹扩展轨迹,实现了任意三维多裂纹扩展轨迹的数值模拟。主要研究内容与结论如下：针对三维表面单裂纹模型,当初始裂纹形状c/a>1时,最深处的应力强度因子值大于自由表面处应力强度因子值,随着裂纹的不断扩展,前缘会渐渐趋于稳定的圆形。而对于三维非等大共面表面双裂纹,较大的裂纹扩展速率大于较小的裂纹。开始时2条裂纹均沿光滑的样条曲线扩展,后来受到另一条裂纹的影响,在彼此接近处,由于应力放大作用,此部位的应力强度因子变大,扩展速率也会高于裂纹前缘其他部位。     

某式手枪枪管断裂失效分析

某式手枪枪管在组装前的高压试验中不断出现断裂.断口呈脆性特征,靠近内表面裂源部分(脆性断裂区)呈沿晶断裂形态,并发现有腐蚀产物,中间过渡区(裂纹扩展区)呈准解理 韧窝 沿晶形态,接近外表面部分(瞬断区)呈准解理 韧窝形态.分析结果显示断裂主要是应力腐蚀裂纹导致.枪管变形后的校正造成内表面有残余应力,为应力腐蚀提供了应力条件;除锈使用了酸洗工艺,为应力腐蚀提供了腐蚀条件.采取相应措施后,彻底避免了同样失效的发生.     

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。     

复合材料单面胶接修复含中心裂纹铝合金板的疲劳特性分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了复合材料单面胶接修复铝合金裂纹板的裂纹长度参数化的有限元模型,分析了修复结构的裂纹尖端应力强度因子及其变化幅值的规律;与试验测试结果相结合,得到了描述修复结构疲劳特性的Paris公式材料常数;碳纤维、玻璃纤维复合材料胶接修复铝合金裂纹板的材料常数C、m分别为6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。     

一种定征层状平面结构界面粘接强度的兰姆波方法

置于层状平面结构表面的斜劈超声换能器被用于激发和接收多模兰姆波。文章首先分析了采用多模兰姆波的幅频特性定征界面粘接强度的可行性。基于Ritec-SNAP 超声测量系统,建立了采用兰姆波方法定征层状结构界面粘接强度的实验系统。对于给定的层状平面结构,将粘接层的固化过程用于模拟粘接层界面强度的变化过程。对于不同的粘接层固化时间,实验测得的多模兰姆波幅频曲线明显不同。借助于声——超声技术中的应力波因子,给出了兰姆波应力波因子的定义。实验结果显示,兰姆波应力波因子与间接表示界面粘接强度的固化时间之间存在确定的单调对应关系,表明将多模兰姆波的应力波因子用于定征层状平面结构的界面粘接强度是可行的。