Ⅰ＋Ⅱ复合型载荷缺口前端双氢峰规律的研究

利用ＫＹＫＹ离子探针微分析仪和有限元定量计算发现，２１Ｃｒ７Ｎｉ９ＭｎＮ奥氏体钢在复合型（Ⅰ＋Ⅱ）载荷下，缺口顶端无论在开裂方向还是塑性区尺寸最大方向上，皆有两个氢浓度的富集峰，且随着Ⅱ型分量的增加，远离缺口的氢富集峰有下降且移向缺口顶端的趋势．钢中原始氢浓度的改变、并不严重影响缺口顶端双氢峰的形成。缺口前端塑性应变和静水应力的梯度分布是导致其氢浓度再分布的主要因素．据此提出了复合型载荷缺口顶端双氢峰富集模型．

CTS试件中复合型疲劳裂纹扩展

针对复合型循环载荷作用下的金属构件中的裂纹扩展问题进行了实验分析和理论建模．首先采用紧凑拉剪试件(CTS)和Richard研制的复合型载荷加载装置,对承受复合型循环载荷的裂纹进行了实验研究．实验选择了两种金属材料试件,分别承受3种形式的复合型循环载荷的作用,在裂纹尖端具有相同的初始应力场强度的条件下考察复合型循环载荷对裂纹扩展规律的影响．实验结果表明,疲劳裂纹的扩展速率与加载角度有关．对于同样金属材料的试件,当裂尖处初始应力场强度相等时,载荷越接近于Ⅱ型,裂纹增长速率越快．采用等效应力强度因子(Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的组合)、裂纹扩展速率及复合强度等参数,以实验数据为基础,建立了一个疲劳裂纹扩展模型,用来预测裂纹在不同模式疲劳载荷作用下的扩展速率．为验证其有效性,该模型被应用于钢制试件的数值模拟计算中．实验结果与模拟计算曲线保持一致,表明该模型可以用来估算带裂纹金属构件的寿命．

复合载荷下裂纹体的弹塑性断裂行为的电镜原位观察

应用电镜原位拉伸的方法观察了铝合金ＬＹ１２在不同（Ⅰ＋Ⅱ）复合型下裂纹尖端的塑性变形和断裂过程。结果表明，复合载荷作用下裂纹尖端的变形是纯一锐化变形模式。裂纹的断裂发生于钝化区，断裂方位与最大应力三轴性水平的分布方位一致。不同复合型下的断裂遵循等轴状孔洞损伤机制，最大周向拉应力是铝合金复合型断裂的力学控制因素。随Ⅱ型分量增加，ＬＹ１２启裂ＣＯＤ值增加。

考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响,将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此,针对复合型载荷模式,提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析,以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。

基于神经网络的界面裂纹尖端场分析

通过构造反向传播神经网络,对裂纹尖端的应力场进行模拟,进而实现对裂纹尖端应力场函数的逼近。得到的网络具有较高的联想、记忆能力和相当的稳定性,并且可以快速、准确地得到带裂纹构件的裂纹尖端应力场,从而确定裂纹尖端的塑性区和分析裂纹的扩展。数值计算给出了LY12-CZ材料裂纹扩展方向的计算结果,与实验结果吻合较好,还给出了两相材料含界面裂纹在复合型载荷作用下的塑性区形状的变化情况,并对两相材料含界面裂纹在复合型载荷作用下裂纹的扩展方向进行了预测。