研究冷挤压孔附近残余应力强度因子分布的激光散斑—权函数混合法

根据确定裂纹应力强度因子权函数法基本理论的特征 ,提出实验力学—权函数混合法的构想 ,为解决更复杂和三维问题等难题提供一种有效的新途径。用激光散斑—权函数混合法研究了冷挤压孔附近残余应力强度因子的变化规律 ,得到的结果对冷挤压孔加工工艺中控制裂纹长度 ,提高构件的疲劳寿命和可靠性设计可起到指导性的作用。

对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子

利用线弹簧模型求解对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子。基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将对接厚板表面裂纹问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法给出了奇异积分方程的数值结果,并与有限元解进行比较,计算结果表明:用线弹簧模型解决含残余应力表面裂纹问题不仅是合理可行的,而且是一种简单方便的方法,便于工程实际应用。

不锈钢钎焊接头残余应力数值分析

钎焊接头的残余应力对接头的静力学强度、疲劳强度有着重要的影响。为了获得铜基不锈钢钎焊对接接头的残余应力场信息,采用有限元方法对钎焊过程进行分析,获得在不同焊缝宽度和不同钎焊温度条件下,钎焊接头的残余应力分布情况。结果显示,随着钎焊间隙增大,纵向残余应力减小,而钎焊温度升高则提高了纵向残余应力峰值;考虑钎焊接头产生裂纹的情况,计算残余应力强度因子Kres来表征残余应力二次变化对接头疲劳强度的影响。随着裂纹扩展,残余应力强度因子变大,钎焊接头削弱显著。

焊接残余应力对2024铝合金薄板疲劳寿命的影响

对搅拌磨擦焊、TIG焊和激光焊进行数值模拟,得到焊接残余应力场.将残余应力场施加到线弹性断裂力学模型之中,运用J积分方法计算残余应力强度因子,并计算裂纹扩展速率,通过与试验结果和虚拟裂纹闭合法计算结果进行对比,验证了文中所使用方法的正确性.研究发现,残余应力强度因子的分布与残余应力分布形式相似.残余应力的引入,对应力比有较大影响,但随着应力比的增大,残余应力对应力比的影响逐渐减弱.焊接残余应力的引入缩短了焊接构件的使用寿命,当裂纹长度较小时,TIG焊接构件使用寿命比搅拌摩擦焊接构件和激光焊接构件使用寿命短.

钢制压力容器内壁喷丸工艺对浅表微裂纹影响有限元分析

以压力容器无矩理论(薄膜理论)为基础,利用Abaqus软件建立316L材料的钢制压力容器内壁多弹丸喷丸显示动力学仿真模型,结合FRANC3D软件可直接计算出单独由残余应力场产生的裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子(下文均称为K I2)的优势,分析了弹丸喷丸角度,喷丸速度,喷丸方向等工艺参量对含有浅表型微小裂纹的K I2及裂纹扩展初始阶段(前缘扩展微小尺寸)的a-N的影响规律。模拟结果表明,对于危害较大的轴向微小浅表型裂纹,并不是垂直容器内壁喷丸的效果最好,反而与内壁平面成45度具有较好的延长疲劳寿命的效果。喷丸速度不能过低,否则残余应力甚至有增大裂纹扩展速率的趋势(K I2值部分为正),但当速度超过一定值时抗疲劳程度降低,并不是喷丸速度越快喷丸的效果越好,对于特定材料及尺寸的压力容器始终有某一特定速度值具有较好的抗疲劳效果。七弹丸模型沿纵向方向喷丸效果较好,内壁喷丸方向尽量采用纵向方向。

矿渣聚丙烯纤维水工混凝土抗弯性能研究

为研究聚丙烯纤维和磨细粒化高炉矿渣对水工混凝土抗弯性能的影响,以普通混凝土试样为对照,对聚丙烯纤维混凝土、矿渣混凝土、矿渣聚丙烯纤维混凝土试样进行了简支梁法弯折性能试验,并通过扫描电镜对试样的微观结构进行观测和分析。结果表明,掺入适量聚丙烯纤维,可抑制微裂缝的产生和扩散,延缓和抑制宏观裂缝的出现和发展,提高混凝土抗弯强度,同时还能提高持荷变形能力和混凝土吸收能量的能力以及混凝土的韧性。适量矿渣及其水化物的掺入,增加了基体微观结构的密实性,可提高混凝土抗弯强度。化学和物理分析认为,掺入0.1%-0.6%聚丙烯纤维和低于55%含量的矿渣,复合效应显著。

碳纳米管/碳纤维增强复合材料层合板低速冲击响应和破坏的数值模拟

碳纳米管/碳纤维增强复合材料(carbon nanotube/carbon fibre reinforced plastic,CNT/CFRP)是一种多尺度复合材料,比传统CFRP有更好的综合性能和更广阔的应用前景。对CNT/CFRP在低速冲击下的响应和破坏进行了数值模拟研究。首先,基于先前的研究通过引入基体增韧因子、残余强度因子并改进损伤耦合方程,建立了新的FRP动态渐进损伤模型;然后,利用新建立的本构模型并结合黏结层损伤模型,对4种碳纳米管含量的增韧碳纤维增强树脂基复合材料层合板在5个能量下的冲击实验进行了数值模拟;最后,将模拟结果与文献中的相关实验结果进行了比较,并讨论了冲击速度的影响。结果表明:新建立的FRP本构模型能够预测CNT/CFRP层合板在低速冲击载荷作用下的响应、破坏过程和分层形貌,模拟得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与实验吻合较好;冲击速度会影响CNT/CFRP层合板拉伸和压缩破坏的比例,相同的冲击能量下,更大的冲击速度会造成更多的拉伸破坏。