功能梯度材料有限宽板的反平面断裂问题研究

研究了功能梯度材料有限宽板中与板边平行的III型裂纹问题.假设材料的剪切模量沿板宽度方向呈指数规律变化,利用Fourier变换将问题描述为奇异积分方程,并进一步将未知的位错密度函数表示为Chebyshev多项式的级数式,从而将奇异积分方程化为线性代数方程组进行配点数值求解.基于数值结果,讨论了材料非均匀性参数、板和裂纹的几何参数等对应力强度因子(SIF)的影响.研究表明,SIF随裂纹长度的增大而增大,随裂纹所在区域材料刚度的增大而减小;板越窄,SIF对非均匀性参数的变化越敏感,且变化规律也越复杂.随着非均匀性参数的增大,SIF既可能增大也可能减小还可能基本保持不变,这主要取决于板的相对宽度和裂纹的相对位置.当裂纹位于板的中央或当板较宽时,SIF对非均匀性参数的变化都不太敏感.

功能梯度材料的平面断裂力学分析

针对材料参数在厚度方向可能按任意连续变化的梯度材料，给出了一个新的分层模型．利用该模型求解了面内加载下梯度界面层和涂层中的界面裂纹问题．借助 Fourier 积分技术和传递矩阵方法，将该问题化为个 Cauchy 型奇异积分方程．通过数值求解，得到感兴趣的应力强度因子．对不同形式的杨氏模量和泊松比，计算了界而裂纹应力强度因子．结果表明泊松比的变化形式对应力强度因子影响不大，可当作常数处理，而杨氏模量的影响则很大．

高聚物粘结炸药平面应变断裂韧度实验研究

介绍了高聚物粘结炸药平面应变断裂韧度 K1c的测试方法 ,对三种高聚物粘结炸药 JOB- 90 0 3、JO- 915 9、JB- 90 14在常温下的K1c值进行了测试。测试结果分别为 :0 .2 4± 0 .0 1MPa·m1/ 2、0 .17± 0 .0 1MPa· m1/ 2、0 .37± 0 .0 1MPa·m1/ 2 ,显示出 JB- 90 14具有相对较强的抗裂纹扩展能力。文章同时讨论了三种高聚物粘结炸药 K1c值与其常规力学性能如拉伸应力应变曲线、蠕变曲线测试结果的一致性 ,还从材料组成的角度 ,分析揭示了 JB- 90 14具有较大 K1c值的主要原因在于 JB- 90 14所用粘结剂为 F2

PBX平面应变断裂韧度随温度的变化规律

采用三点弯曲试验测试了JO、JOB和JB 3种RBX在不同温度下的平面应变断裂韧度(KⅠc)。结果表明,随着温度的增加,PBX的平面应变断裂韧度降低;在45℃以后JOB的平面应变断裂韧度降低最快,60℃时已很差,比JO的低,可以认为JOB在高温下抗裂纹扩展能力最差;在不同温度下,JB的平面应变断裂韧度比JOB和JO的均高,表现出相对较强的抗裂纹扩展能力。提出了PBX中高聚物成分及其含量是造成其KⅠc随温度变化规律不同的主要原因。

关于平面断裂中的J积分

本文利用复变函数和微积分的理论讨论线弹性各向同性均匀材料板和正交异性复合材料板Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端附近的J积分,得到了下列结果: (1)将各个J积分统一化为对坐标的曲线积分的标准形式: J=∫_rP(x,y)dx+Q(x,y)dy (2)证明了各个J积分的路径无关性. (3)推出了各个J积分的具体计算公式.

反平面断裂问题的无单元伽辽金比例边界法

将比例边界法与无单元伽辽金法相结合,建立了反平面断裂分析的无单元伽辽金比例边界法。这是一种边界型无网格法,在环向方向上采用无单元伽辽金法进行离散,因此计算时仅需要边界上的节点信息,不需要边界元所要求的基本解。为了便于施加本质边界条件,通过建立节点值和虚拟节点值之间的关系给出了修正的移动最小二乘形函数。在径向方向上,该方法利用解析的方法求解,因此是一种半解析的数值方法。最后,给出了数值算例,并验证了所提方法后处理简单和计算精度高的特点,适合于求解反平面断裂问题。

两种新型航空铝合金平面应变断裂韧性K_(IC)研究

研究了两种新型航空铝合金的L-T和T-L取样方向的平面应变断裂韧性KIC值,采用标准紧凑拉伸试样进行试验,最后对实验数据进行了整理比较,并对试件进行了扫描电镜观察,通过电镜照片分析了该现象的产生机理。研究结果显示,这两种新型航空铝合金平面应变断裂韧性均高于传统航空铝合金,且存在明显的各向异性。对于同种铝合金材料而言,L-T取向的KIC值高出T-L取向KIC值42%～45%。

高压气瓶母材、焊缝和热影响区的平面应变断裂韧度实验研究

通过军用高压气瓶母材、焊缝和热影响区的临界裂纹张开位移试验实验 ,研究了高压气瓶的断裂薄弱环节、平面应变断裂韧度及其参数的分布 ,给出了该部位的平面应变断裂韧度和平面应变断裂韧度对数的分布函数 。

混合Trefftz有限元法反平面断裂问题的探讨

基于修正变分原理,采用满足控制微分方程的应力和位移混合Trefftz函数,满足裂纹单元断裂性质的特殊Trefftz函数以及满足裂纹尖端条件的附加试函数,推导出混合Trefftz有限元法反平面断裂问题公式,给出应力集中因子解析表达式.同时,给出单个边裂纹、单个曲折裂纹和三个边裂纹反平面裂纹问题三个算例,探讨特殊Trefftz函数个数、破裂单元个数、高斯点数以及不同附加试函数对结果的影响.最后,将计算结果与一般有限元算法或其它方法结果进行对比,分析了混合Trefftz有限元法的精确性和高效性.

铸造铝合金A356平面断裂韧度K_(IC)的研究

按照HB5142-1996实验标准,采用紧凑拉伸(CT)试样测定铸造铝合金A356的平面断裂韧度KIC值,并使用光学显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(ESA)等现代技术观察了合金的组织、断口形貌并对其夹杂物成分进行了鉴定,从微观角度给予解释。试验结果表明:铝合金A356铸件的KIC值15～20 MPa.m1/2,接近2×××系(Al-Cu合金)和7×××系(Al-Zn-Mg-Cu合金)变形铝合金的下限,断口为准解理断裂,铸造缺陷明显降低KIC值。最后提出了一些提高平面断裂韧性的改进措施。

多轴随机载荷下断裂平面的确定方法

在分析材料平面切应变特性的基础上,提出权值平均最大切应变平面的概念,给出多轴随机载荷下断裂平面的确定方法。该方法中,以材料损伤为权值函数,平均最大切应变峰值点对应的平面方向。通过多轴比例、非比例加载试验验证权值平均最大切应变平面与疲劳裂纹萌生平面的相关性。

功能梯度压电材料反平面断裂问题研究

基于三维弹性理论和压电理论 ,导出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体的状态方程 ;进而对材料系数按指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面裂纹问题进行了求解 ;利用 Fourier变换给出了半无限大压电体中位移、应力的形式解 ;并求得了裂纹尖端的应力强度因子及电位移强度因子 ,分析了不同材料系数及几何因素对它们的影响。

活塞合金ZL108平面应变断裂韧度的研究

采用对比试验的方法,研究活塞合金ZL108的平面应变断裂韧度KIc。用电解低钛铝合金熔配成与ZL108合金成分基本相同的含钛ZL108Ti,经金属模具浇注毛坯T6热处理后,机械加工得到三点弯曲试样。在MTS材料试验机上测试得到ZL108合金的断裂韧度KIc=605±17N/mm3/2,而ZL108Ti的断裂韧度KIc=647±33N/mm3/2。金相分析说明ZL108Ti断裂韧度提高的原因在于合金中的Ti细化了初生α(Al)相晶粒。

平面弹性断裂问题各阶应力强度因子的直接积分表达

对于带V型切口的平面弹性断裂问题 ,得到了解的渐近展开式和各阶应力强度因子的直接积分表达 。

脆性岩石反平面剪切(III型)断裂机理的有限元分析

采用有限元法分析了反平面剪切盒(I+III型)加载下岩石裂纹尖端的应力场,探讨了岩石发生反平面剪切(III型)断裂的机理。计算结果表明:在反平面压剪加载下,当压模角α为55 o～70 o,附加外压力能有效地抑制裂尖拉应力,使得裂尖最大剪应力与最大拉应力的比值τmax/σ1为3～6,τmax较易在σ1之前达到其临界值,从而发生反平面剪切(III型)断裂。反平面剪切盒实验是实现岩石III型断裂和测定岩石III型断裂韧度KIIIC的有效实验方法。

7050铝合金厚板平面应变断裂韧度的研究

采用紧凑拉伸C(T)试样测试7050-T7451铝合金厚板不同厚度、不同取样方向的断裂韧度,通过宏观断口形貌、扫描电镜微观断口形貌和能谱分析等手段研究材料平面应变断裂韧度K_(ⅠC)性能。结果表明:试样满足一定厚度要求时,虽然表面存在小范围平面应力层,亦可获得有效平面应变断裂韧度结果;不同取样方向的断裂韧度性能存在显著各向异性,L-T方向断裂韧度最大,为韧窝型韧性断裂;其次是T-L方向,为韧窝排列具有方向性的脆性断裂,S-L方向断裂韧度最小,主要为沿晶脆性断裂。

四类高强钢的冲击韧性和平面应变断裂韧性研究

A100、G50、G53、G54是4种常用的具有高强度、高韧性、良好抗冲击性等优异力学性能的高强钢,在工业制造领域得到了广泛的应用。对这4种高强钢分别进行了冲击韧性试验和平面应变断裂韧性试验,对其冲击功、平面断裂韧度和断口形貌进行了研究分析和比较。研究结果发现,4种高强钢承受冲击功和平面断裂韧度大小的顺序均为:A100>G50>G54>G53,表明A100高强钢具有优异的抗冲击性能和平面断裂韧性,而G53和G54虽然具有较高的静力学强度,但其冲击韧性和平面断裂韧性相对较低。研究结果为新型高强钢的设计、抗冲击结构的选材和优化设计提供了数据参考。

平面应变断裂韧度的试验原理与过程控制

阐述了平面应变断裂韧度试验的理论模型和GB/T 4161-2007中平面应变断裂韧度KIC有效性判定依据的构建原理,在此基础上分析了预置裂纹应力强度因子和拉伸速率两个影响试验结果的因素,明确说明增大试样厚度是有效提高试验获得KIC值的方法,并以TC4和TA15两种钛合金材料的平面应变断裂韧度试验数据加以证明。

无限长条功能梯度材料有限宽板的反平面断裂分析

假设材料的剪切模量按双曲函数变化,采用积分变换—对偶积分方程方法,求得裂纹尖端应力场和应力强度因子.研究表明,应力强度因子随裂纹位置的变化而变化,而且裂纹越靠近板边,应力强度因子随裂纹位置的变化越显著.

关于功能梯度材料反平面断裂问题的力学模型

讨论功能梯度材料裂纹板在剪切载荷作用下的反平面断裂问题。根据弹性力学基本方程、断裂力学有关知识,将弹性常数(剪切模量)依次设为任意函数、指数函数或幂函数,建立了各向同性、正交异性功能梯度材料板的反平面断裂模型,即一系列相关的偏微分方程边值问题。这对于功能梯度材料反平面断裂问题的研究具有一定的参考价值。