冷轧不锈钢带冲压裂纹原因分析

在现代化工程材料设备的制造和使用中，破断失效事件不断发生，甚至造成灾难性事故，给国民经济建设和人民的生命财产安全带来损失，这是因为实际生产和使用中情况的复杂性，导致各种断裂失效的原因也是多方面的：它往往需要从原材料的化学成份、机械性能、显微组织结构、表面质量、冶金质量以及工件的制造工艺、使用环境、条件等方面进行分析，才能搞清楚材料或工件的断裂原因，这实际上是一个综合分析过程，它对保障设备正常运转，防止重大事故或人身事故的发生具有重要意义。 下面笔者发表本所在接受委托进行断裂失效分析的几篇文章，仅供读者参考.

外固定板锻压裂纹的控制

本文分析了火车车钩缓冲器上的重要零件外固定板在锻压后产生裂纹缺陷的原因,通过缩短锻造制坯与压力成形时间,提高成形温度,改善锻件表面质量,及时在压力成形后、补渗碳前进行正火热处理,减小并消除了零件锻造与压力成形后表面张应力,减小了零件表面的开裂倾向,有效地抑制了锻造裂纹的产生,提高了产品质量。

带压管道上裂纹的焊接处理

针对采用焊条电弧焊直接对带压管道上的裂纹进行焊接及利用焊接应力将裂纹逐渐收严的相关问题进行阐述,并根据裂纹所处空间位置的不同,进行具体操作的讲述。合理选择操作方法,可大大降低劳动强度和维修成本。

预制裂纹岩石压剪试验的数值模拟分析

采用岩石破裂过程分析软件RFPA2D对预制裂隙大理岩试样的压剪试验进行数值模拟。数值分析表明,次生裂纹基本沿裂纹尖端萌生和扩展,所形成翼裂一般逐步趋向与荷载方向一致,这和试验结果是相吻合的。尽管某些数值分析结果和试验结果并不完全符合,但数值分析的模型和参数基本上有效地模拟了真实岩体介质的不均质性等力学特性。同时,采用该软件分析了加工小孔对裂尖应力状况的影响,加工小孔的存在对试验结果有一定影响,但并没有实质性影响。其影响主要在两方面一是使翼裂起裂角变大,扩展路径变曲折;二是使材料更易于在裂尖引发二次(剪切)裂纹。最后,对锯齿形裂纹模型进行了初步的数值模拟。

恒应力下BaTiO_3单晶压痕裂纹的滞后扩展和畴变

原位研究了残余应力和外加应力导致 BaTiO_3单晶压痕裂纹在湿空气和水中的滞后扩展及畴变．结果表明：很小的外应力就可使压痕裂纹扩展,裂尖的应力场强度因子 K_1=0．242σ√c+0．0117d√YP/c^(3/2)．残余应力能使卸载压痕裂纹在湿空气和水中滞后扩展并使裂纹所围的畴变区增大．在水中外加恒应力,经过一定时间后畴变区先增大,然后才导致裂纹滞后扩展．

岩石类材料中压剪裂纹的相互作用分析

将一种多裂纹相互作用的分析方法推广到类岩石材料的压剪裂纹相互作用分析中,并作为特例讨论了两共线压剪裂纹及两偏置平行压剪裂纹。结果表明:两压剪裂纹桥联区几何特征对其相互作用有决定性影响,该方法为进一步研究压剪裂纹的扩展和聚合提供了基础。

一种可切削玻璃陶瓷压痕裂纹在残余应力驱动下的非平衡扩展特性

本文将Ｇｕｐｔａ等人提出的用压痕实验来测定脆性材料应力腐蚀指数ｎ的方法［１］进行了改进，使其可以直接测定压痕径向裂纹在压痕塑性区残余应力驱动下非平衡扩展的Ｖ－Ｋ１关系曲线，并用这一方法对一种可切削玻璃陶瓷及其原始玻璃，分别在水及空气介质中的应力腐蚀指数ｎ及Ｖ－Ｋ１曲线进行了测定，结果表明，水显著提高裂纹扩展速率，使Ｖ－Ｋ１曲线左移，ｎ值下降，而结晶化则起相反作用．

水压力作用下岩石中Ⅰ和Ⅱ型裂纹断裂准则

为了研究裂隙岩体在水作用下的损伤断裂机制,考虑水产生的垂直裂纹面的静水压力和平行裂纹面的拖拽力,分析处于压剪和拉剪状态的单裂纹应力状态,推导出水作用下裂纹的应力强度因子。还定义基于断裂韧度的损伤变量,并将损伤变量引入Dugdale裂纹模型,推导出水损伤作用下压剪和拉剪应力状态下裂纹的应力强度因子。基于压剪条件下的断裂准则和最大周向应力理论,推导出压剪和拉剪应力状态下,考虑水损伤作用的裂隙岩体断裂准则。

焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用

从理论上分析了焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用,并利用焦散线法测量了有机玻璃标本中两组预制裂纹的应力强度因子.该方法可综合考虑裂纹面上的摩擦作用、裂纹之间的相互影响和外载荷.由于不需要了解边界条件,从而提高了测量的可信度.

单晶硅压痕裂纹的氢致滞后扩展

利用压痕裂纹恒载荷试样,研究了单晶硅在空气中应力腐蚀以及动态充氢时氢致滞后开裂的可能性;利用卸载的压痕裂纹试样研究了残余应力引起氢致滞后开裂的可能性.结果表明,单晶硅压痕裂纹恒载荷试样当KI=KIC时在空气中并不发生应力腐蚀.在H2SO4溶液中动态充氢,则能发生氢致滞后开裂,止裂时归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC≈0.9.卸载压痕裂纹的残余应力在充氢过程中也能引起氢致滞后开裂,归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC≈0.9.

水工隧洞围岩裂纹扩展的临界水压解析解

通过把断裂力学扩展判据引入水工隧洞解析解中,使宏观的水工隧洞受力分析与细观的围岩裂纹扩展研究相结合;将隧洞围岩裂纹分为拉剪型裂纹和压剪型裂纹,并针对不同类型裂纹的开展机制,分别推导了水工隧洞围岩拉剪型和压剪型裂纹扩展时的临界内水压力表达式。在此基础上,分析了裂纹的走向、长度、埋深等参数对临界水压的影响规律。算例显示,在高内水压力作用下,或者由于地应力释放的影响,裂纹既可能发生拉剪型扩展,也可能发生压剪型扩展,但后者发生的几率更大。在内水压力控制工况下,当裂纹走向垂直于洞壁法线方向时最不容易发生扩展;裂纹长度越长,埋深越浅,围岩孔隙水的作用面积越大,裂纹发生扩展的可能性越大。

岩石压剪裂纹水力劈裂分析及裂纹面方向计算

水力劈裂技术在岩土工程中应用越来越广泛,但自然界中的水力劈裂可能会引发地质灾害,因此,水力劈裂机理研究已成为岩土工程中的热点问题。通过利用断裂力学理论对水力劈裂时裂纹的扩展问题进行研究,推导了基于最大周向应力理论的裂纹起裂角及临界水压的计算公式,分析了压剪复合断裂时临界水压力与裂纹面方向之间的关系,在此基础上得出了压剪断裂时最易于发生水力劈裂的裂纹面位置。

压剪型裂纹扩展的无网格法计算

运用无网格法模拟受压岩体中裂纹的粘接、滑移和张开行为 ,计算了翼形裂纹尖端应力强度因子 ,并对单裂纹和双裂纹的扩展进行了分析模拟 .数值结果表明了计算方法的可行性 .

单晶硅硬度压痕裂纹的特征

单晶硅硬度压痕裂纹的特征蔡传荣张琼（福州大学，福州３５０００２）单晶硅是电脑、光纤通信等重要材料，其表面受接触载符作用而容易损伤、产生裂纹直至破碎。为工程设计选材需要，国内外学者对其接触损伤有过研究［１］［２］，本文用扫描电镜观察单晶硅显微硬度压痕裂...

压-剪混合型定常扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

假定黏性系数与塑性等效应变率的幂次成反比,考虑其黏性和裂纹面摩擦接触效应建立了压-剪混合型定常扩展裂纹尖端弹黏塑性场的渐近方程,求得了裂纹尖端场不含应力、应变间断的数值解．并讨论了压-剪混合型裂纹数值解随各个参数的变化规律,计算结果和分析表明,压-剪混合型裂纹尖端场是满塑性的,不含有弹性卸载区,黏性效应是研究扩展裂纹尖端场时的一个重要因素．无论混合裂纹趋近Ⅰ型还是趋近Ⅱ型,静水压力随摩擦系数的增加都是增加的,裂纹面摩擦效应是阻止裂纹扩展速度的因素,且摩擦作用越强,裂纹尖端场的韧性越高．

基于三剪统一强度准则的岩石裂纹压剪断裂判据

基于三剪统一强度准则研究了岩石裂纹压剪断裂问题,根据最小J2准则、最大拉应力准则及最小能量密度因子理论确定的岩石起裂角,给出了相应的岩石裂纹压剪断裂判据。通过断裂判据,计算出不同岩石的纯Ⅱ型裂纹断裂韧度与纯Ⅰ型裂纹断裂韧度的比值,并与试验值及其他准则的断裂判据理论比值进行了对比,发现通过改变中间主应力效应系数b,该比值可更接近实际值。该比值在开裂角确定时,与泊松比ν、内摩擦角φ及三剪统一强度准则中的中间主应力效应系数b有关,结果表明该断裂判据有一定的合理性。

电场对铁电陶瓷压痕裂纹的作用

研究了极化锆钛酸铅 (PZT - 5 )铁电陶瓷压痕裂纹在硅油中电场作用下的扩展过程 .结果表明 ,当外加电场强度大于裂纹瞬时扩展临界电场强度 (Eip=5 2 5kV/cm) ,压痕裂纹能够发生瞬时扩展 ,继续保持恒电场 ,裂纹会继续扩展 .当外加电场强度小于裂纹瞬时扩展临界电场强度 ,裂纹不发生瞬时扩展 ,但保持恒定电场 ,裂纹会发生滞后扩展 .同时 ,裂纹扩展量显示各向异性 ,与垂直于电场方向裂纹相比 ,平行于电场方向的裂纹扩展量很小 .

围压和裂隙水压力对岩石中椭圆裂纹初始开裂的影响

根据线弹性理论,导出了椭圆裂纹边缘的切向应力的表达式。分别给出了单向压力、双向压力、单向压力与裂隙水压力共同作用3种情况下椭圆边缘开裂点的位置、开裂方向和最大切向拉应力值。根据最大拉应力理论,给出了最大切向拉应力和临界载荷公式。结果表明,开裂点、开裂角、最大切向拉应力和临界载荷随椭圆的纵横轴比和倾角的不同而变化,由此可得到最危险的倾角。

电场、残余应力和介质对PZT-5H铁电陶瓷压痕裂纹扩展的耦合作用

通过在硅油中加恒电场实验,研究了PZT-5H铁电陶瓷Vickers压痕裂纹的扩展行为,探讨了电场、残余应力以及介质间的耦合作用.结果表明,残余应力不足以使压痕裂纹在硅油中发生滞后扩展,只有外加恒电场E>0.2 kV/cm,电场、残余应力和介质的耦合才能使压痕裂纹在经过一个孕育期tp后发生滞后扩展.由于有效应力强度因子随裂纹扩展而下降,故压痕裂纹扩展10-30 μm后就将止裂.压痕裂纹在硅油中滞后扩展的门槛电场强度EDp=0.2 kV/cm.如外加电场大于临界电场Ep=5.25 kV/cm,电场和残余应力的耦合可使压痕裂纹瞬时扩展;保持恒电场,裂纹能继续扩展,然后止裂.如外加电场大于12.6 kV/cm,不需要残余应力协助,电致裂纹也能在光滑试样上形核、长大、连接,导致试样断裂.试样发生电致滞后断裂的门槛电场EDF=12.6 kV/cm,发生瞬时断裂的临界电场EF=19.1 kV/cm.