热成形钢电阻点焊断裂模式与失效力预测研究

本文研究了1500HS热成形钢两层板电阻点焊接头的组织演变和变形行为。通过金相组织分析、热输入分布图以及合金材料性质图,分析了点焊接头在不同热输入量位置的组织演变。随着距焊核中心区域距离增加,点焊接头组织可以分为柱状晶马氏体、粗晶马氏体、细晶马氏体、铁素体-马氏体双相组织和回火马氏体组织。结合维氏硬度分析,明确了不同组织特征下的硬度差异,结果表明在铁素体-马氏体双相组织和回火马氏体区域的硬度下降较为明显,是焊点的薄弱区域。基于不同板厚组合下的熔核尺寸、最大失效载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置和维氏硬度等实验结果,阐明了板材厚度和板材强度两类因素对于焊点断裂模式、初始断裂位置和最大失效载荷的影响规律。

压缩条件下岩石断裂模式与断裂判据的研究

针对岩石类材料压缩断裂中可能发生的Ⅰ型张拉断裂和Ⅱ型剪切断裂的现象 ,依据裂纹尖端应力集中引发的微裂纹损伤性质 ,提出了主裂纹尖端“微裂纹单元应力模型”的概念。通过对不同方位微裂纹尖端Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子变化规律的研究 ,以比应力强度因子和比断裂韧度作为表征参数函数方程 ,提出了压缩条件下岩石类材料复合型裂纹断裂模式与断裂破坏的判据。该判据既可以预测岩石内部斜裂纹在压应力下的Ⅰ型扩展 ,也可以预测它的Ⅱ型扩展。由此判据 ,还给出了Ⅱ型断裂出现的条件 ,讨论了不同的影响因素。

比较4种CAD/CAM氧化锆抗压强度和断裂模式

目的通过赫兹触压实验分析比较4种牙科CAD/CAM系统氧化锆材料的抗压强度和断裂模式。方法制作Cercon smart、Lava、Porcera、CEREC 3共4种CAD/CAM系统氧化锆平板试件各6个。通过赫兹触压实验及数字图像相关法,对各组试件的临界载荷值、破坏载荷值及断裂模式进行分析。结果平板试件均在饰瓷内部以中位裂纹的形式起裂,以弧形方式传递至核瓷表面,沿饰瓷和核瓷界面分层;4种系统之间临界载荷值差异不具有统计学意义(P>0.05),破坏载荷值差异具有统计学意义(P<0.05),其中CEREC 3系统最高。结论 4种CAD/CAM系统氧化锆材料抗压强度能基本满足临床运用中口内最大咬合力的需要;其破坏模式相似,出现微裂纹及完全断裂仅发生于饰瓷,饰瓷强度仍需加强。

唐山地震破裂过程的雁行断裂模式及理论和试验的模拟

按照重新定位后的震源位置及更多的补充资料,重新计算了唐山地震序列中主要地震的震源机制.用新方法和原有方法重新测定了主要地震的破裂几何尺度和震源参数.并进一步研究了1976年至今的余震活动性. 新结果指出,两个7级以上地震的震源机制更加相似,破裂方向也几乎相同.M_s=7.8地震的破裂长度在77—87km之间.它东北端的破裂终止点是在榛子镇稍南而不是芦龙附近.根据新的结果,本文提出一个非等长雁行断裂力学模式.理论和试验结果指出,新模式能更好地模拟唐山地震的破裂过程,并能较好地解释那些用已有模式不能解释的观测事实.

难熔化合物掺杂C/C复合材料的裂纹扩展及断裂模式分析

文摘利用场发射扫描电镜对难熔化合物掺杂C/C复合材料进行了原位三点弯曲测试,在线观测了裂纹的扩展模式和缺陷的演化规律,并结合OM、SEM和TEM所表征的微观结构,揭示了材料的断裂机理。结果表明:难熔化合物掺杂C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主,裂纹优先在基体碳、碳布层间及纤维束搭接处等薄弱环节中产生,成为材料的初始破坏面,随着载荷的增加,裂纹沿着薄弱界面进行扩展,形成贯穿性的大裂纹,并导致材料最终失效。

先进高强钢电阻点焊接头的断裂模式分析与预测

研究了先进高强钢(advanced high strength steel,AHSS)两层板电阻点焊接头的断裂模式,不同的断裂模式会影响点焊接头断裂时的机理、力学性能及断裂位置,基于不同组合下的临界熔核尺寸、最大载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置、宏观金相组织以及微观硬度曲线等试验结果,阐明了板材厚度和板材强度两类因素对于断裂模式的影响规律.结果表明,板材强度因素会直接影响断裂模式、初始断裂位置以及最大载荷;板材厚度因素影响断裂模式但不改变初始断裂位置及最大载荷.临界熔核尺寸的影响因素有板材厚度、板材强度、熔核中缺陷以及拔出断裂位置距熔合线的距离.在此基础上,文中提出了临界熔核尺寸(DCR)的预测模型及预测方法,该方法与试验值符合较好,为实际工业应用中的临界熔核尺寸判定提供了理论依据.

镐齿截割煤断裂模式研究

针对镐型齿截煤理论不完善的现状,采用力学分析与试验研究相结合的方法,对煤体的断裂模式进行了研究。推导出断裂模式的表征参数——断裂角φ的表达式,该推导公式在镐型齿的截割模拟试验中得以验证,快速摄影对截割过程所作的实时写真,为力学模型的建立辅以佐证。

压缩载荷作用下岩石类材料的断裂模式研究

为了解岩石类材料在压缩条件下的裂纹扩展规律,本文对含有内部倾斜裂纹的石膏板试件进行了双轴压缩实验。研究表明:在通常情况下岩石裂纹按I型张拉模式扩展,但随着裂纹表面摩擦系数μ和围压与纵向荷载比值λ的提高,翼裂纹扩展的偏转角随之减少。当裂纹表面摩擦系数和围压与纵向荷载比值足够大时,例如,μ=0.83和λ=0.315,岩石裂纹按Ⅱ型剪切模式扩展。然而,当裂纹表面摩擦系数和围压与纵向荷载比值进一步增加时,石膏板试件将发生强度破坏。本文提出了一个理论模型用以解释和描述这一实验现象。

圆柱螺旋弹簧的正断/切断型疲劳断裂模式与提高其疲劳断裂抗力的途径

结合承受扭转切应力和轴向正应力圆柱体的受力分析,讨论了圆柱螺旋弹簧发生的正应力断裂,纵向以及横向切应力断裂等3种疲劳断裂模式。结果指出,喷丸引入的残余正应力(即应力强化机制)只影响正应力而不影响纵/横向切应力断裂模式的疲劳强度(寿命)。但喷丸引起表面形变层内的组织结构改性(即组织结构强化机制)却能提高所有3种断裂模式的疲劳断裂抗力。

钨合金性能对爆炸加载下断裂模式的影响

研究钨合金动态抗拉和抗剪强度对爆炸加载下破片宏观断裂模式的影响。结果表明:运用断裂力学应力状态理论,分析应力状态与材料性能综合作用对钨合金爆炸加载形成的破片宏观断裂模式影响,分析结果与实验结果相符;用动态拉剪强度比n表征钨合金材料的脆性,在实验条件下,随着材料n值的减小,材料的脆性增加,破片正断比例线性递增。

12Cr1MoV钢主蒸汽管道疲劳蠕变交互作用及断裂模式

在宏观力学性能与微观断裂模式相结合的基础上建立了断裂特征图。用它描述了12Cr1MoV钢在疲劳蠕变交互作用下的力学行为,并可用它了解断裂机构的主要因素及断裂(断裂寿命、应变速率)的变化规律。12Cr1MoV钢在588℃下的蠕变抗力较弱,它与疲劳抗力的比接近1。该材料的特征图上表现出较宽的FC(疲劳蠕变交互作用区),容易出现FCC(裂纹疲劳形核,蠕变扩展及断裂)断裂模式。经540℃,2×10~5h使用后,材料的疲劳蠕变交互作用性能剧烈降低,断裂模式也发生变化。

聚砜树脂的应变率效应及其断裂模式

为了研究应变率对聚砜树脂力学性能的影响,对其进行了不同应变率的拉伸试验,同时通过摄像机记录了拉伸过程中试样形状的变化。结果表明:聚砜树脂的弹性模量和屈服强度随应变率的升高而增加,其应变率效应符合Eyring应变率理论;拉伸时试样颈缩面刚开始时是一个斜截面,表明聚砜树脂承受剪切的能力比较弱;试样中气泡、杂质等裂纹源形成的裂纹沿各自的平面扩展形成硬币状的裂纹,导致拉伸断裂(单裂纹源)或者拉剪破坏(错层式多裂纹源)。

喷丸强化的基本原理与调控正/切断裂模式的疲劳断裂抗力机制图

20世纪90年代前,汽车上使用的各种圆柱螺旋弹簧(以下称弹簧)承受较低的扭转疲劳载荷,在交变正应力作用下,绝大多数发生的是宏观正断型疲劳断裂,其形貌呈45°斜断口。因为喷丸强化弹簧表层引入的残余应力与外施交变正应力间存在交互作用,所以都利用喷丸强化工艺中的"应力强化机制"提高其疲劳断裂抗力。但21世纪伊始,随着轿车结构的迅速发展,设计者迫切要求弹簧承受的扭转疲劳载荷水平与日俱增,由此导致喷丸强化的弹簧除正断型的疲劳断裂外,时而出现纵向或横向切断型的疲劳断裂,由此引发疲劳断裂抗力发生显著下降,以往很少出现这种难以理解的现象。目前从事喷丸强化工艺技术的弹簧制造行业很少有文献关注这类问题。文中通过逻辑思维对弹簧的受力分析得出的诠释发现:在切断模式下,喷丸引入的残余应力与外施交变切应力之间不存在交互作用,表明"应力强化机制"在改善切断型疲劳断裂抗力中的强化作用已经基本消失。根据作者提出的喷丸强化工艺原理,喷丸同步引入弹簧表层的是由残余应力与循环弹塑性变形改性的组织结构组成的一对"孪生",通过分析作者发现,"孪生"中改性的显微组织结构形成的"组织结构强化机制"取代"应力强化机制"起到了改善切断型疲劳断裂抗力的作用。研究结果还表明,优化的喷丸强化工艺必须同时具备"组织结构强化机制"和"应力强化机制",才能够起到改善正断型和切断型疲劳断裂抗力的作用。

柔性隔热材料拉伸断裂模式分析

以三种不同陶瓷纤维缝线缝制而得的柔性隔热材料为研究对象,比较了上述材料在300、600和900℃热处理30 min后拉伸强度的变化。通过对材料断裂模式的分析,提出纤维表面处理剂的挥发和非晶质纤维的晶型转变,是导致柔性隔热材料高温拉伸强度降低的主要原因。

先进高强钢电阻点焊接头断裂模式的研究进展

随着汽车轻量化的发展趋势,先进高强钢(Advanced high strength steels,AHSS)在汽车结构中的应用逐渐增加,因此研究AHSS电阻点焊接头具有重要意义。重点关注AHSS点焊接头的断裂模式问题,综述近年来国内外关于同种材料两层板断裂模式、异种材料两层板断裂模式、三层板断裂模式、断裂模式的数值模拟以及界面断裂抑制方法等方面的研究进展,提出AHSS点焊接头的断裂模式及机制研究中有待解决的问题,展望未来关于AHSS点焊接头的断裂模式的研究热点和方向。

冷轧DP980电阻点焊接头断裂模式特征与组织分析

采用中频逆变点焊机对1.2 mm厚冷轧DP980进行电阻点焊试验,确定球形电极下焊点的断裂模式,对不同断裂模式下的熔核直径、剪切力、破坏能量及断裂位移等参数进行表征。此外,针对典型熔核组织和显微硬度进行分析。结果表明,球形电极下焊点断裂模式表现为界面断裂和熔核拔出两种。两种断裂模式下,熔核处组织均为板条马氏体+孪晶马氏体,在热影响区中存在软化区域,该组织为回火马氏体+铁素体。界面断裂模式下,熔核直径、剪切力及断裂位移均呈现为数值较小的特点,破坏能量随焊接电流的增加呈快速增长的特征。熔核拔出模式下,熔核直径、剪切力和断裂位移均呈现为数值较大的特点,破坏能量随焊接电流的增加呈稳定状态。

压力容器用钢的应力状态与断裂模式的关系及其工程应用

结合细观力学在金属韧性材料断裂中的研究成果 ,提出压力容器用钢的断裂模式有两种 :韧窝型断裂模式和剪切型断裂模式 ;决定这两种断裂模式的转变的是应力三轴度。应力三轴度是一种表征材料受力时的应力状态的度量。给出了压力容器用钢的应力状态与两种断裂模式的关系 。

W丝/Zr基非晶合金复合材料动态拉伸断裂模式研究

采用霍普金森杆拉伸技术研究了W丝体积分数为80%的W丝/Zr基非晶合金复合材料的动态拉伸性能,通过扫描电镜研究了该复合材料动态拉伸断裂模式。结果表明:随着打击速度增加,复合材料动态拉伸强度和断裂应变总体呈上升趋势;复合材料的动态拉伸断裂模式以钨丝解理断裂为主导,伴随非晶合金基体产生脉纹状花样和钨丝劈裂;脉纹状花样的形态不同于在动态压缩条件下所形成的,不存在"尖脊"形貌。

焊接电流对加磷高强钢点焊接头性能与断裂模式的影响

通过测试不同焊接电流下焊点的组织和抗剪能力,对H220PD+Z加磷高强钢电阻焊的接头性能与断裂行为随焊接电流的变化规律进行了研究。结果表明,随焊接电流的增加,焊接头最大抗剪力先增大后减少,在焊接电流为10 k A时,焊接头抗剪力达到最大值。焊接头的断裂模式与焊接电流及母材的抗拉强度有关。

不同断裂模式下低温对砂岩断裂韧度的影响研究

为了研究不同低温条件下砂岩峰值载荷和断裂韧度的变化规律,对经过低温处理的5组干燥砂岩试件和常温砂岩试件进行半圆盘三点弯曲断裂试验。研究结果表明:低温对不同断裂模式的砂岩试件峰值强度和断裂韧度产生了明显的影响,纯Ⅱ型砂岩试件在20~-60℃的峰值强度和断裂韧度随温度的降低逐渐增大,-80℃时略有下降;纯Ⅰ型和Ⅰ+Ⅱ复合型砂岩试件峰值强度和断裂韧度在20~-20℃随着温度的降低呈增大趋势,-20~-60℃随着温度的降低呈减小趋势。在不同温度条件下,纯Ⅰ型断裂模式的砂岩试件峰值强度最低、断裂韧度K_(IC)最高;Ⅰ+Ⅱ复合型砂岩试件断裂模式的峰值强度与等效断裂韧度K_(eff)均居中;纯Ⅱ型砂岩试件断裂模式峰值强度最高、断裂韧度K_(IIC)最低。K_(IC)与K_(eff)受低温影响的变化幅度较大,K_(IIC)受低温影响的变化幅度最小。