MoSi_2复合材料断裂韧性的测量及评价

对压痕法和单边切口梁法所测MoSi2 基复合材料的断裂韧性作了研究和分析 ,提出了压痕法测量MoSi2 基复合材料断裂韧性的计算修正式。结果表明 :单边切口梁法的测量结果随试样切口宽度的增加而增大 ,压痕法测量的结果随计算式和试验载荷的不同而异。

MoSi_2复合材料断裂韧性的测量及评价

对压痕法和单边切口梁法测量MoSi_2基复合材料的断裂韧性进行了研究和分析,提出了压痕法测量MoSi_2基复合材料断裂韧性的计算修正式K_(1C)=0.0336(l/a)^(1/2)(EΦ/H)^(2/5) Ha^(1/2)/Φ.结果表明;单边切口梁法的测量结果随试样切口宽度的增加而增大,压痕法测量的结果随计算式和试验载荷的不同而不同.使用上述修正式将缩小压痕法与SENB法的测量偏差.

利用生物废油改性沥青及其低温路用性能研究

为提高沥青的低温性能且降低改性沥青的成本,采用经济环保的生物废油改性沥青技术。同时采用弯曲梁流变(BBR)试验和单边缺口梁(SENB)试验试验评估了油对沥青低温性能的影响。结果表明,当添加生物基和精炼废油后,沥青劲度降低,m值提高,沥青的断裂能增加,表明生物基和精炼废油提高了沥青的低温性能。此外,沥青混合料的约束试件温度应力试验(TSRST)结果表明,与基质沥青混合料相比,油改性沥青混合料的冻断温度更低,这进一步验证了所选用的油可以提高沥青低温性能。

基于SEVNDB试样岩石复合断裂韧度测试:数值分析与标定

提出了一种利用非对称三点弯曲加载下的单边垂直切槽深梁试件(SEVNDB)开展岩石Ⅰ-Ⅱ复合断裂韧度测试方法。通过有限元法对试件的无量纲应力强度因子进行了数值分析与标定,研究了无量纲应力强度因子YⅠ、YⅡ及无量纲T应力T*与裂纹长度a、支座间距S1、S2之间的关系,定量刻画了实现纯Ⅱ型加载对应的裂纹长度a、支座间距(S1和S2)数值。研究结果表明,该方法在不改变试样裂缝倾角的前提下,通过调整裂缝长度a和支座间距S1、S2,即可方便地实现从纯Ⅰ型到纯Ⅱ型任意复合度载荷作用下的岩石断裂韧度测试。

岩石Ⅰ/Ⅱ复合断裂韧度测试的单边切槽深梁试件:数值分析与标定

提出一种用于岩石材料I/II复合断裂韧度测试的新试件——单边切槽深梁(SENDB)试件,使用有限元法对新试件I(II)型无量纲应力强度因子YI(YII)及无量纲T应力T*进行系统研究和数值标定。研究结果证实SENDB试件可方便地通过调整裂纹倾角?、裂缝长度a和支座间距2S实现从纯I型到纯II型任意I/II复合度荷载作用下的岩石断裂韧度测试。与现有弯曲类试件对比分析表明:(1)SENDB试件与经典的单边切槽梁(SENB)试件在几何尺寸和岩石复合断裂韧度测试方法上存在显著差异,SENDB试件是通过调整裂缝倾角实现复合加载,而SENB则是通过移动裂缝位置(无法实现纯II型加载)或四点弯曲试验(加载装置复杂)实现复合加载;(2)因可方便地加工系列尺寸(包括大尺寸)的试件,新构形相比圆盘类试件在尺寸效应研究方面略有优势;(3)与国外学者新近提出的ECT试件相比,SENDB试件可选择的量纲一的裂缝长度和量纲一的支座间距范围要更宽泛;(4)为了实现从纯I型到纯II型整个区间的复合断裂测试,对SENDB,SCB和ECT三种试件,均应使用较小的支座间距或较长的裂缝。

基于SENDB试样的砂岩复合脆性断裂行为研究

基于岩石裂缝多为三维的事实,对不同裂缝长度和支座间距组合下的单边切槽深梁(SENDB)试样3个形状因子(即量纲一化的Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子、量纲一化的T应力)进行三维标定,并与已有的二维数值标定结果进行细致对比,相关结果为科学使用SENDB试样开展岩石复合断裂韧度测试,讨论试件厚度对岩石复合断裂韧度计算的影响等奠定了基础。结果表明,由三维模型获得的几何因子相比二维模型所得结果更大,故使用二维计算结果确定的断裂韧度将比实际值小,对水力压裂这类"造缝"岩石工程设计可能带来不利影响。最后,基于SENDB试样开展从纯Ⅰ型到纯Ⅱ型的砂岩复合断裂韧度测试,并利用广义最大周向应力(GMTS)准则从理论上研究SENDB砂岩试样裂纹尖端的三维微破裂区与载荷复合度的关系。研究表明,随着裂缝倾角b的增加,由最大周向应力确定的微破裂区范围从中间大两头小变为中间小两头大;其次,裂纹在扩展方向上的临界微破裂区并非GMTS准则所采用的不变量r0=(2π)-1(KIc/st)2;更为关键的是,纯Ⅰ型裂纹和纯Ⅱ型裂纹对应的临界微破裂区半径并不相等,进而从根本上否定了GMTS准则的理论假定,相关结果为合理使用GMTS准则提供了参考并指明了GMTS准则的改进方向。

氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价

用压痕法和单边切口梁法测量了氧化铝基陶瓷材料的断裂韧性,对这两种方法所测得的结果进行了分析对比,确定了最适用的压痕法计算公式。研究发现,原料粉末的起始粒度对用压痕法计算材料KIC的最优公式选择并无影响,但对材料的断裂韧性及抗弯强度有不同程度的影响,亚微米第二相增强微米基体的材料综合力学性能最佳;TiN的加入使Al2O3-TiC基体材料的断裂韧性有所增加;在较小的压痕载荷下计算出的材料的断裂韧性值更接近实际;在用不同的公式计算同一材料的断裂韧性值时,断裂韧性值与压痕载荷之间有相似的关系曲线。

温度和环境对2维C/(SiC–BxC)n断裂韧性的影响

采用单边切口梁法研究了二维碳纤维增强碳化硼–碳化硅复合材料(2D C/(SiC–BxC)n)在空气和真空两种环境下断裂韧性与温度的关系,用扫描电镜观察断口微观形貌。结果表明:真空中2D C/(SiC–BxC)n复合材料的断裂韧性随温度升高而降低,室温下界面结合弱,残余热应力大,易发生纤维桥接裂纹,断裂韧性高;高温下相反。在空气中随温度升高断裂韧性增加,700℃达到最大值,尔后随温度升高而降低,这与生成的B2O3和SiO2.B2O3固溶体会封填裂纹以及碳相的氧化有关。