弹塑性材料裂纹小量稳态扩展测试方法的讨论

弹塑性材料动态断裂试验结果表明 ,裂纹起裂后存在一个稳态扩展过程 .为了获得材料的扩展阻力 ,该文利用自行研制的间接杆 杆型冲击拉伸试验装置 ,通过控制入射脉冲和消除波二次反射加载影响 ,成功地在冲击拉伸试验装置上实施周边切口短圆柱小试件的冲击拉伸加卸载试验 ,即动态起裂止裂试验 ,依据动态起裂止裂试验和二次加载试验的结果 ,采用标定曲线法获得裂纹稳态扩展的轨迹a(t) .该文还推出了裂纹稳态扩展过程的J积分计算公式 ,根据 P δ曲线和裂纹稳态扩展的轨迹a =a(t) ,由此得到了材料小量稳态扩展阻力曲线JR Δa ,结果表明 ,JR Δa曲线不随试件尺寸的变化而变化 ,可以作为材料的特征曲线 ,从而形成了弹塑性材料裂纹稳态扩展阻力特性的J表征和测试方法 .

裂纹尖端张开角准则的稳态裂纹扩展实验研究

ASTM和ISO已发布获得低约束条件下断裂性能和裂纹稳态扩展阻力曲线的标准,标准中采用多种试验方法确定临界裂纹张开角度来表征板材的裂纹稳态扩展。本文采用准静态裂纹扩展试验方法,通过摄像技术测定裂纹尖端张开角(CTOA),验证标准对1mm厚度2024-T3铝合金板稳态裂纹扩展行为的有效性。研究了试样构型、裂纹尺寸和是否疲劳预制裂纹对裂纹稳态扩展过程中CTOA的影响。试验结果表明:裂纹扩展2mm后,距离裂纹尖端1mm处的CTOA趋于一个恒定值6°,这个值与试样构型和裂纹长度无关;同时,不预制疲劳裂纹对CTOA值和试样的最大剩余强度影响较小。

表面裂纹准静态扩展的有限元模拟计算

由于现有断裂准则未能考虑表面裂纹前沿各点实际断裂阻力的变化，所作的表面裂纹准静态扩展模拟计算不能很好地预测几何形貌的真实变化规律。本文提出了一个考虑应力状态不同对实际断裂阻力影响的变阻力断裂准则；并以该准则作为表面裂纹前沿局部断裂扩展的判据，通过三维有限元法进行了表面裂纹准静态扩展的模拟计算；还将模拟预测值与用多试件法测得的实验值进行比较。

基于启裂载荷的临界裂纹尖端张开角确定

对临界CTOA的确定方法进行了研究,提出了一种新的临界CTOA的估算方法。该方法仅需要确定裂纹启裂载荷及裂纹扩展量为1 mm时的外载荷,相较于ASTM E2472给出的4种测量方法,该方法简单易推广。应用4件M(T)试样与6件C(T)试样对该方法进行了验证,结果表明:文中方法适用于平面应力状态,且计算误差不超过4%。此外,新方法的精度与所选外载荷有关,外载荷对应的裂纹扩展量越大CTOA的计算误差越大。

高强铝合金沿晶断裂声发射研究

高强度铝合金沿晶界断裂过程中的声发射信号特征反映了材料沿轧制方向的宏观性能。在带有预制裂纹的双悬臂梁 (DCB)试样中 ,裂纹失稳扩展前 ,先有一短距离的韧窝状穿晶撕裂的稳态裂纹扩展。稳态裂纹扩展起始于K1C并发射出许多幅值超过阈值 35dB的信号。当稳态裂纹扩展至Kmax时 ,便出现失稳的沿晶开裂。对稳态及失稳的裂纹扩展两种情况 。

复合材料铺层拼接层间断裂韧性的试验研究

针对评价复合材料层合板层间断裂韧性的测量,提出了用拉伸试验法测定Ⅱ型层间断裂韧性,设计了内含铺层拼接区的分层破坏试验层合板,制备了拉伸试件。通过拉伸试验测得了拼接区开裂和分层裂纹稳态扩展过程中的载荷与变形规律:层间破坏具有Ⅱ型断裂特征,且裂纹扩展比较稳定。利用测试数据计算出断裂功,并以临界能量释放率表示层合板的Ⅱ型层间断裂韧性,结果表明用铺层拼接件拉伸法进行层间断裂韧性试验是可行的。

残余应力对压力容器破坏模式的影响分析

破前漏(简称LBB)是压力容器、核电站设备结构设计与评价中的一个重要准则。表面裂纹准静态扩展的几何形貌变化规律的预测是破前漏(LBB)评判十分重要的课题之一。本文对特定焊接残余应力场加载作用下,含三维表面裂纹的压力容器模型,用有限元软件(ABAQUS)进行了表面裂纹准静态扩展模拟计算,得到在此残余应力场作用下应力强度因子沿裂纹前缘的分布规律。结合外载引起的应力强度因子,就可以判别裂纹的扩展形貌,从而判断结构是否满足LBB要求。

Al_2O_3/TiCN陶瓷刀具材料的抗热震性能及断裂机理研究

用传统的淬火法对Al2 O3 TiCN陶瓷刀具材料的抗热震性能进行了详细的研究 ,发现该种陶瓷刀具材料的临界热震温差为 32 0℃ ;当温差超过 32 0℃时 ,强度有明显的下降。通过对热震后试样表面的显微观察发现 ,试样表面出现横向裂纹。