含表面缺口复合材料层压板的屈曲破坏

通过实验研究和理论分析探讨了含表面缺口复合材料层压板的屈曲破坏。采用电测和声发射技术对层压板的受压力学行为进行观测和分析。作为比较,对无缺口层压板也进行了压缩试验,尽管2种层压板试样随载荷增加到一定值时都会发生屈曲,但它们的破坏过程仍有着显著的差别。利用层压板刚度减少技术推导了含表面缺口复合材料层压板的临界应力表达式。

含表面缺口复合材料层压板起裂的研究

本文根据广义剪滞理论，利用最小势能原理计算了含表面缺口复合材料层压板各点的应力状态．在此基础上、根据Ｔｓａｉ—Ｈｉｌｌ淮则预测了表面缺口起裂的载荷值，并讨论了该值与表面缺口的宽度、缺口前缘板层的铺设方向、缺口形式之间的关系．结论是有意义的．并为复合材料层压板的设计和使用提供了有效的理论依据．

CTOD试验焊缝表面开缺口试样裂纹前沿平直度研究

对于裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,焊缝试样中预制疲劳裂纹前沿平直度直接影响了试样制备的合格率,是试验的关键难题之一.试验中常对试样进行预处理以提高裂纹前沿平直度,但由此也使试验结果与实际情况产生一定差异.本文深入研究规范BS7448:Part2中对焊缝试样取样方向的规定,对表面开缺口试样裂纹尖端焊接残余应力进行分析,运用大型有限元软件ANSYS模拟90mm厚钢板焊接过程,求解了横向残余应力沿板厚方向及焊缝方向的分布规律,研究出横向残余应力分布是影响焊缝试样预制裂纹前沿平直度的主要原因,并通过试验进行验证.试验结果表明,表面开缺口试样可不经过局部韧带压缩等预处理而得到合格的裂纹前沿平直度,试验不改变原焊缝残余应力,可测得更加接近焊缝实际情况的CTOD韧度值,给CTOD试验中合理选取焊缝试样取样方向提供了新思路.

缺口对车轴钢疲劳性能的影响

采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.

长期热暴露对含钨铌γ-TiAl合金疲劳及表面损伤容限的影响

选取热暴露（700℃,10000 h）前、后的Ti-44.5Al-5Nb-1W-1B（摩尔分数,%）（5-1-1合金）,对其表面引入不同深度的缺口（0-800μm）,研究热暴露对该材料的疲劳性能及缺口损伤容限的影响,以Kitagawa-Takahashi线图的形式对热暴露引起的疲劳强化、长裂纹扩展门槛值以及合金在热暴露影响下对表面损伤的容忍限度进行定量分析。结果表明：热暴露导致的回火稳态良性效应大于合金显微组织出现脆化的有害效应,使得热暴露后无缺口样品出现疲劳强度提高,而α_2层片分解和组织细化能适当提高疲劳长裂纹扩展门槛值。当在热暴露后引入缺口而无回火效应时,长期热暴露导致的组织脆化成为控制性因素,材料的缺口敏感性增加,表现为出现短缺口效应的尺寸范围在热暴露后明显增大。

氢气体积/试样缺口表面积比对X52管线钢在高压氢环境下疲劳寿命的影响

通过改变环境箱中填充物的体积来获得不同的氢气体积/缺口试样表面积比值RV/S,使用疲劳寿命试验和扫描电镜研究了RV/S对管线钢氢气环境下疲劳寿命的影响,对输氢管道中气态氢分子自发分解成氢原子的氢脆理论进行了讨论。结果表明与氮气中相比,当RV/S从2.6 mL/mm2增加到24.4 mL/mm2时,X52管线钢环焊缝在高压氢环境下的疲劳寿命损失率从21.2%增加到57.2%,X52管线钢母材疲劳寿命损失率从2.1%增加到53.2%,X52管线钢环焊缝和母材疲劳寿命试验断口快速撕裂区韧窝面积明显减少,韧窝区裂纹和空洞等缺陷出现增加趋势。疲劳寿命试验过程中,氮气中早期疲劳裂纹萌生后出现裂纹止裂阶段,而当氢气体积/试样缺口表面积比为24.4 mL/mm2时,疲劳裂纹一旦萌生即不断扩展直至试样断裂。RV/S比值对X52管线钢在高压氢环境下的疲劳寿命循环次数存在着显著影响,试验结果为气态氢分子自发分解成氢原子的氢脆理论提供了试验数据支撑。

32Cr3MoVE轴承钢旋弯疲劳特性及裂纹萌生扩展行为

采用光滑漏斗状试样对32Cr3MoVE轴承钢进行旋转弯曲疲劳测试,研究了32Cr3MoVE轴承钢旋转弯曲疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。采用升降法测得其疲劳极限为860 MPa,疲劳断口SEM观察并统计破断试样结果表明:疲劳破坏68.7%是由于非金属夹杂起裂,18.8%由表面加工缺陷起裂,12.5%为表面粗糙度起裂。当加载应力低于980 MPa时,疲劳断裂主要是由于内部非金属夹杂引起的,高于980 MPa时,疲劳断裂主要是由于表面粗糙度引起的。表面加工缺陷和表面粗糙度引起的最大应力强度因子分别为3.05和2.97 MPa·m^1/2,容易引发疲劳裂纹。非金属夹杂物尺寸在5.30~5.90μm范围内,局部应力从859.35 MPa升至977.75 MPa时,疲劳寿命从1.96×10^5降低到1.58×10^5;非金属夹杂物局部应力在840~900 MPa范围内,夹杂物尺寸从2.28μm升至5.83μm时,疲劳寿命从1.10×10^6降低到1.96×10^5。