应力状态对三点弯曲小试样蠕变性能评价的影响

针对大部分小试样技术没有规范化的标准,试样在尺寸上的变化往往会引起所受应力状态的变化,进而影响蠕变参数反演的准确性的问题,采用有限元法,基于三点弯小试样梁弯曲本构模型和Norton蠕变方程,分析试样在不同横截面宽厚比下的应力状态,及其对三点弯小试样蠕变性能的影响。研究结果表明,当横截面宽厚比b:2h<1:2时,试样趋向于平面应力状态;当b:2h>2:1时,试样趋向于平面应变状态;当1:2≤b:2h≤2:1时,试样介于两种应力状态之间。对于加载点稳态位移速率、蠕变应力、转换系数、蠕变参数反演结果,平面应力状态的影响明显大于平面应变状态;与单轴蠕变试验数据的对比结果表明,将试样横截面宽厚比控制在1:1≤b:2h≤2:1范围之内,能够提高蠕变参数反演结果的准确性。研究结果为三点弯小试样试验方法的合理应用提供依据。

考虑焊趾形貌的T形焊接接头三点弯疲劳试验

针对弯曲载荷作用下焊趾疲劳裂纹的萌生与扩展问题,考虑焊趾形貌的影响,开展了T形焊接接头的三点弯疲劳试验。试验前,观察和测量试件双侧焊趾的形貌,得到系列形貌不规则的特征点,通过在部分特征点设置FBG应变传感器测量焊趾局部的应变时间变化。施加了2级载荷谱块的循环载荷,在疲劳断口获得了清晰的海滩条带,结合断口形貌和焊趾形貌对焊趾裂纹的萌生和扩展行为进行了分析。结果表明,受弯焊接接头更易在焊趾形貌更恶劣的一侧萌生裂纹,且复杂的焊趾形貌容易导致多裂纹的产生,多裂纹的萌生位置与焊趾形貌特征点有较强的对应关系。

考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究

为研究岩石细观结构对其内部微裂纹萌生、扩展和贯通的影响,基于近场动力学理论从细观尺度出发,建立了能够反映岩石细观结构的数值模型,研究了玄武岩的三点弯断裂行为。首先,研究了双材料杆和含夹杂二维平板问题,并与有限元方法进行对比,验证了数值算法的准确性。然后,利用随机序列方法和Python语言将岩石的细观结构纳入数值模型,建立了能够反映玄武岩细观结构特征的细观近场动力学模型。最后,通过与玄武岩三点弯实验对比分析,研究了不同偏置缺口玄武岩的三点弯细观断裂行为。研究结果表明,建立的细观近场动力学模型可以很好地预测玄武岩的宏观力学行为,以及其内部微裂纹的萌生、扩展和贯通过程,为研究复杂环境下工程岩体的破裂提供了一种有效的数值计算方法。

车门防撞杆三点弯仿真材料模型研究

以1500 MPa级热成形钢U型车门防撞杆为研究对象,按照汽车行业标准QC/T 1093-2018《乘用车侧门防撞杆》中的三点弯实验要求开展试验与仿真,对比了采用Swift、Gosh、Voce++、Hockett-Sherby、Voce五种本构模型下仿真结果与试验获得的力-位移曲线,发现采用Hockett-Sherby本构模型下的仿真与实际数据最为接近,精度最高。

含偏置缺口玄武岩原位三点弯曲细观断裂研究

通过含偏置缺口的玄武岩试件在扫描电镜(SEM)下的三点弯典实时加载试验,得到不同偏置缺口的荷载–位移曲线以及高倍率裂纹扩展照片。一方面,根据矿物颗粒在岩石中总是以一定三维尺度存在,认为裂纹不仅在表面非线性扩展,而且沿厚度方向也是非线性扩展,结合断裂力学中表面能S的计算公式,给出一个考虑岩石非均值和裂纹纵向非线性扩展的表面能密度表达式,并用这个表达式成功解释裂纹扩展中的一些随机现象;另一方面,通过对不同偏置量的荷载–位移曲线对比分析,给出含偏置缺口玄武岩三点弯典荷载–位移曲线的3个典型阶段,并解释各个阶段的微观机制,提出用偏置量影响系数计算偏置缺口三点弯典试样的断裂性能并给出其计算公式,通过对不同偏置缺口试件峰值荷载以及断裂耗能的分析计算,得到峰值荷载与断裂耗能的偏置量影响系数表达式。

家兔胫骨的三点弯测试

目的:探讨采用工程材料力学中抗弯梁的力学模型,通过兔胫骨三点弯测试,获得整骨材料力学测试方法实用的力学参数。方法:采用10只正常成年大耳白兔下肢骨标本,共10对胫骨,行三点弯力学测试。作为骨的三维实体模型建立后,虚拟加载的一种实验对比模式。支承跨距为80mm。结果:得到10对正常大耳白兔胫骨抗弯力学参数。胫骨最大载荷所对应的加载点挠度平均值右侧(2.737±0.262)mm,左侧(2.739±0.233)mm;胫骨的最大载荷(代表抗弯强度)的平均值右侧(17.803±2.675)kg,左侧(18.366±2.653)kg;胫骨最大载荷前载荷-挠度曲线下面积平均值右侧(23.829±4.413)kg·mm,左侧(24.725±4.101)kg·mm;胫骨载荷￣挠度曲线线性部分斜率(代表抗弯刚性)平均值右侧(7.545±1.310)kg/mm,左侧(7.631±1.174)kg/mm。结论:正常家兔胫骨个体间差异较大,建议三点弯测试实验中采用双侧配对比较。

正弦负泊松比多孔蜂窝梁平面内三点弯吸能性能实验研究

正弦负泊松比蜂窝梁具有优异的断裂韧性和吸能性能,对其平面内三点弯时的吸能性能进行研究有着重要的应用价值和社会意义。本文对正弦负泊松比蜂窝梁试件进行平面内三点弯曲实验,研究了等质量的一种传统蜂窝梁和三种负泊松比蜂窝梁平面内弯曲的破坏模式和吸能性能,试样通过3D打印采用聚乳酸材料制作而成。研究结果表明:梁的负泊松比、破坏模式和吸能性能均取决于正弦曲线的振幅与周期的比值;负泊松比梁的吸能性能优于传统方孔蜂窝梁,但是随着负泊松比效应的增加,其吸能性能逐渐降低。可通过调控振幅与周期的比值,使梁的吸能性能达到最优,同时保持较大的刚度和承载力。本文的研究可为正弦负泊松比梁在工程实际中的推广应用奠定基础。

用数值方法求三点弯圆轴的应力强度因子K_1

采用线弹性断裂力学中 William s无穷级数型应力函数 ,因该应力函数满足双调和方程及裂纹尖端的应力边界条件 ,故可运用边界配位的数值方法 :在有限尺寸试样边界上 ,选取足够多的点 ,用这些点的边界条件来确定该无穷级数所截取的有限项的系数 Cj,进而求出含单边穿透裂纹的三点弯圆轴的应力强度因子

三点弯钎焊接头裂纹扩展数值模拟

为了研究钎焊接头裂纹起裂和扩展规律,利用内聚力模型模拟三点弯钎焊接头裂纹扩展过程。通过试验得到钎焊接头起裂时所能承受的最大载荷为1 364.83N,与模拟值1 392.29N很接近。在裂纹扩展阶段,通过试验得到的载荷-张开位移曲线与模拟结果吻合较好,说明内聚力模型可以很好地预测三点弯钎焊接头裂纹扩展过程。

三点弯小试样测试材料蠕变性能的方法

描述了三点弯小试样测试材料蠕变性能的方法,建立了三点弯同传统蠕变试验的解析关联式。模拟了23CrMoNiWV88材料在540℃时三点弯小试样的试验过程,分析了试样中心位移、应力、应变随时间的变化规律,验证了采用该方法获取材料蠕变性能的可行性,并在数值模拟的基础上建立了三点弯蠕变试验同传统单轴蠕变试验的转换式,求取了材料的蠕变性能参数,结果表明模拟值与理论值吻合较好。基于数值模拟结果,修正了两者的解析关联式,并分析了进一步开展试验研究的必要性。

数字图像相关法确定X80管道钢三点弯曲 试样旋转中心

旋转因子对于材料断裂韧性的估算是一个非常重要的参数,目前旋转因子的计算没有统一的方法。为了对比不同方法计算旋转因子的准确性,文章基于数字图像相关(DIC)技术,分别采用应变云图法、虚拟双引伸计法和趋势线延长法,研究了X80管道钢三点弯曲试样旋转因子及利用旋转因子确定CTOD的可行性。结果表明:3种方法获得的旋转因子随着裂纹长度的增加,呈逐渐减小的趋势;3种方法旋转因子确定的CTOD与直接测量值基本吻合,其中应变云图法旋转因子的CTOD计算值与直接测量值最为吻合,获得的旋转因子最为可靠,其他两种方法的CTOD计算值整体偏大,可通过更改引伸计位置和趋势线角度来获得准确的旋转因子值。

通过三点弯间接评价焊接接头韧度的方法

通过三点弯试验,参考冲击功的分析方法,建立了韧度与弯曲角和弯曲吸收功的量化关系。得出本试验条件下韧度与弯曲角的简单线性关系,为通过三点弯试验测量弯曲角粗略评价焊接接头韧度提供了理论依据和基本的量化计算方法。然而本文属于初步探索,其正确性及普适性有待于进一步探索和大量的试验来验证。

基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析

通过三点弯小试样试验,推导出Norton方程蠕变参数的理论公式,实现了与传统单轴拉伸蠕变试验结果之间的转换。在此基础上建立了1Cr0.5Mo耐热钢小试样的三点弯有限元模型,分析了在550℃、恒载荷条件下的试样中心挠度、应力随时间的变化规律,得到蠕变参数,验证了三点弯试验获得材料蠕变性能的可行性,并模拟分析了影响结果的各种因素,发现结果对小试样的尺寸偏差相当敏感,制备试样的过程中要特别注意尺寸精度。

碳纤维/玻璃纤维混编编织复合材料顶盖中横梁三点弯强度分析

根据二维三轴编织复合材料中碳纤维束和玻璃纤维束的空间几何特征,建立了碳纤维/玻璃纤维混编复合材料刚度预报模型;基于Tsai-Wu准则建立了该二维三轴编织复合材料的强度预报模型,提出了针对编织复合材料结构渐进失效分析的一般流程;设计了相应的材料试验,验证了理论模型的有效性;最后,对使用了该材料的顶盖中横梁进行了三点弯强度分析。结果表明横梁容易发生破坏的位置集中在接触位置和棱角上。

基于三点弯曲的1000MPa级超高强马氏体钢最大弯曲角度

基于三点弯曲模具结构,设计可在线观察折弯件变形区域的简易装置,实现了对弯曲外表面微裂纹的实时观察;配合数显角度尺,实现了实时测量弯曲角度的功能。针对1 000MPa级别超高强度马氏体钢板进行三点弯曲实验,得到了以不同弯曲半径下最大弯曲角度为表征的弯曲成形性能,并分析了其影响因素。结果表明,超高强度钢随相对弯曲半径的增大,弯曲角度也变大,但随着材料强度升高,弯曲半径的敏感程度降低;最大弯曲角受轧向的影响较大,各向异性r值不能准确反映材料在弯曲平面应变状态下的各向异性特性;最大弯曲角随材料强度的升高而减小,但减小的幅度有所降低;最大弯曲角与延伸率无关联。

一种新型石油管材高温高压三点弯压力釜设计

为模拟油井管及接头在深井中受到的高温、高压、拉伸/压缩等复杂工况,设计了一种新型石油管材高温高压三点弯压力釜装置。提出了依据爆破压力设计关键尺寸,再通过有限元法进行强度校核的设计模式。创新设计了釜体端部密封结构及三点弯导杆密封结构。对新设计的高温高压三点弯压力釜进行了油井管三点弯试验。试验结果表明:新型高温高压三点弯压力釜强度、刚度符合设计及使用要求,密封可靠,三点弯机构满足试验需求。得到结论:该设计有效地解决了高温高压环境石油管材施加弯曲载荷的难题。

带裂纹花岗岩试件三点弯变形演化及破裂机制

为建立岩石工程灾害精准预测预报体系,开展含预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验,研究岩石试样变形演化及破裂机制。以声发射技术和数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过矩张量反演方法研究岩石破裂类型。通过对岩石预制裂纹扩展长度及声发射振铃计数、能量和体积参数进行分析,研究岩石试件变形演化特征和破裂机制。研究结果表明:(1)三点弯岩石试样裂纹扩展具有明显的阶段性和不连续性,其过程为某次裂纹扩展-微裂纹静默积累-裂纹再次扩展;(2)预制裂纹扩展与不同破裂类型裂纹的声发射指标具有相关性。预制裂纹扩展时,张拉裂纹体积参数、能量和振铃计数随之出现;预制裂纹扩展前后,3种类型裂纹体积参数、能量和振铃计数随机产生;在预制裂纹长度保持稳定不变时,没有声发射信号产生;(3)裂纹扩展后到下一次裂纹扩展前,先是在贯通裂纹尖端附近随机出现各种破裂类型的裂纹,随着微裂纹的积累,贯通裂纹所主导的裂纹类型占比开始增加,直至产生新的贯通裂纹。

带初始缺陷钢梁三点弯的裂纹扩展数值模拟

文章基于扩展有限元方法,采用Abaqus计算平台,对集中荷载下的钢梁裂纹扩展进行模拟。通过数值分析得到了不同初始裂纹条件下的裂纹扩展过程以及跨中顶部极限位移。文章的计算结果可为实际生产中带缺陷钢梁的破坏形式和承载能力提供参考依据。

实心砖三点弯折用可调式试验夹具的研究

心砖三点弯折用可调式试验夹具的研究,利用并安装在万能压力机上,由连接在万能压力机加载杆上的冲压部分和安装在万能压力机下部夹具座上的承载部分构成。冲压部分由连接杆和加压棒组成。承载部分由两根支撑棒、两个支撑棒置放槽、支撑梁和底部支座组成。支撑梁上表面沿长度方向开有两条滑道,滑道的两端各连接一个可直线滑动的支撑棒置放槽,每个支撑棒置放槽内放置一根可自由转动的支撑棒。加压棒与支撑棒在外径相等状态下通过实心砖成配合工作副。试验夹具结构及制作简单,加工成本低,安装和使用简便,能配套应用于常见的万能试验设备上。适用于混凝土路面砖、灰砂砖等多种实心砖类的抗折检测,它适用广泛。

基于3D-ILC三点弯脆性固体内裂纹扩展规律及破坏特征研究

岩石内裂纹扩展问题是岩土工程学科的重要问题之一。基于3D-ILC技术,选用理想脆性材料,在对试样表面无影响的前提下,生成任意参数的真实内裂纹,进行含内裂纹试样三点弯试验,并与完整试样进行对比。开展试样破坏过程、特征荷载、破坏形态、断口特征、动态分叉、应力云纹分析,通过数值模拟得到裂纹尖端K分布规律及扩展路径,与试验对比。结果表明:(1)内裂纹的存在极大的降低试样的起裂与破坏荷载;(2)应力双折射技术可与3D-ILC联合应用进行内裂纹应力信息监测,内裂纹尖端呈现"花瓣"状应力云纹;(3)三点弯下空白试样发生动态断裂,断口呈现雾化、羽毛区特征,由动态裂纹分叉引起。含裂纹试样,从内裂纹下尖端到上尖端逐渐起裂,呈现水滴状,为纯I型破坏,断口呈现交汇Wallner线特征;(4)基于M积分的裂纹尖端K分布与试验起裂规律一致;基于MTS的内裂纹扩展路径模拟与试验一致。3D-ILC相对于目前透明类岩石研究中主流方法,在脆性度、裂纹真实性、应力场可视化、断口特征等方面具备一定进步性,试验与数值模拟成果将为岩石等脆性材料的三维断裂、内裂纹扩展等问题的研究,提供试验和理论参考。