裂纹夹杂的几何参数及对复合体弹性模量的影响

分析了细观力学中常用的夹杂参数(形状比和体积分数)在研究钱币形裂纹时趋于零的问题,并通过算例加以验证,指出该参数的不适用性.为了更有效地描述裂纹夹杂的几何特征,引入另外两个参数:裂纹面积分数和代表性体积元高宽比,用Mori-Tanaka方法,计算不同几何参数情况下非增强与纤维增强基体中含钱币形裂纹时复合体的弹性模量,讨论了参数的影响,证实了新参数的适用性.

含裂纹夹杂多孔材料的渗透性理论与数值分析

多孔材料的裂纹网络对宏观渗透性的影响显著,正确描述裂纹网络对材料渗透率的影响具有重要的工程意义。该文将开裂多孔材料视作由多孔基体和裂纹夹杂二相组成的复合材料,基于细观力学理论模型中的相互作用直推法(IDD)给出了渗透率张量的IDD理论解。为分析裂纹长度、密度、取向、间距和连通度等裂纹网络细观形貌参数对宏观渗透率的影响,该文使用具有周期结构的重复单元模型建立了二维数值分析模型,采用有限单元法进行数值求解并与IDD理论解进行了对比验证。理论研究表明,IDD理论模型采用单一的开裂密度指标来表征多孔介质的裂纹网络,在开裂密度不大时能够统一地描述裂纹长度、取向、平均横向间距和纵向间距等多个细观形貌指标对材料整体渗透性能的影响,具有良好的适用性和精度;数值分析表明,在裂纹网络的密度不断增大、裂纹相互趋近并最终连通的过程中,IDD理论解逐渐偏离数值解并低估裂纹间相互作用,此时材料渗透率与裂纹密度呈对数关系;网络裂纹一旦连通,整体渗透率则发生突变,此时渗透率的确定需要特别考虑连通裂纹之间的强烈近场相互作用。

大型锻件的夹杂性裂纹与控制锻造工艺

夹杂性裂纹是大型锻件生产的主要质量问题，为此对大型锻件内部夹杂性裂纹的形成机理进行了模拟研究，发现锻件内部裂纹在高温下自修复的现象及规律。在此基础上提出了可有效控制夹杂性裂纹的大型锻件及针对管板和模块类锻件的锻造工艺。实用这些工艺不仅提高了锻件的成品率，且改善了产品的内在质量，其经济和社会效益十分显著。

大型饼类锻件变形规律及夹杂性裂纹产生过程研究

大型饼类锻件变形规律及夹杂性裂纹产生过程研究（续）（清华大学１０００８４）马庆贤，曹起骧，谢冰（第一重型机械集团公司１６１０４２）谢云岫，宋士丹，吴书勤４夹杂性裂纹产生过程的模拟研究４．１实验条件大型钢锭的解剖实验表明：低熔点非金属夹杂物（如硫化物、...

SH波上方垂直入射时界面附近椭圆夹杂与裂纹的动态响应

采用Green函数、保角映射等方法分析SH波上方垂直入射时弹性半空间中椭圆形弹性夹杂与任意方位裂纹的相互作用。首先,求解含椭圆形弹性夹杂的弹性半空间内任意一点承受时间谐和出平面线源荷载作用时的位移基本解,即Green函数,再结合裂纹切割法构造裂纹,得到SH波上方垂直入射时椭圆夹杂和裂纹同时存在条件下的位移场与应力场。作为算例,给出大量的数值结果,探讨不同参数情况下弹性夹杂周边动应力集中系数(DSCF)、地表位移及裂纹尖端动应力强度因子(DSIF)的分布规律,结果表明不同参数的变化会对三者的分布带来一定的影响。

大型饼类锻件变形规律及夹杂性裂纹产生过程研究

本文针对我国目前大型饼类锻件探伤超标的质量问题，解剖分析了钢锭和报废锻件。常温模拟研究了大压下量镦粗过程的变形分布规律。在压下率△Ｈ／Ｈ０＜６０％前，难变形区形状和大小基本不变化；△Ｈ／Ｈ０＞６０％后，上、下难变形区逐渐减小，并且始终不相交，也不相互插入。在锻件心部相对狭窄的变形区形成了剪切带，这是产生裂纹的重要原因之一。高温模拟研究了镦粗变形过程中夹杂的行为，了解了塑性夹杂物被压扁，夹杂周围存在应力、应变集中导致夹杂性裂纹产生的过程；发现了由于温度变化，夹杂和基体材料的变形性能改变致使裂纹产生有三种形式。对多个塑性夹杂则发生相连、汇合。这是大型饼类锻件产生夹杂性裂纹和探伤超标的重要原因，并对相应的工艺改进措施进行了生产考证。

螺型位错与含共焦裂纹弹性椭圆夹杂的干涉效应

研究了基体与夹杂中任意位置螺型位错与含共焦裂纹弹性椭圆夹杂的干涉问题,运用复变函数的分区全纯理论、柯西型积分、应力函数奇性主部分析方法与Rieman边值理论,将问题归结为一个初等复势函数方程的求解.获得了基体与夹杂区域复势函数的级数形式精确解,导出了裂纹尖端应力强度因子解析表达式和作用于位错的像力公式.计算结果表明:夹杂中的裂纹对于位错与夹杂的干涉具有强烈的扰动效应,它增强软夹杂对位错的吸引,减弱硬夹杂对位错的排斥,甚至将排斥转变为吸引.裂纹尖端附近的应力强度因子等值线表明,螺型位错位于裂纹尖端附近特定区域时对于裂纹扩展具有屏蔽效应.

夹杂物对TP347H不锈钢Φ108 mm×15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进

试验TP347H钢(/%:0.08C,0.36Si,1.27Mn,0.020P,0.000 5S,18.10Cr,10.80Ni,0.78Nb,0.007Cu)Φ108 mm×15 mm荒管的生产流程为:铁水预处理-90 t K-OBM-S熔炼-VOD-LF-220 mm×220 mm方坯连铸-热轧Φ110 mm管坯-穿孔成荒管。对荒管内壁酸洗检验后发现批量间断无规律的裂纹缺陷。经检测确认荒管内壁缺陷是由于外来大型复合夹杂物在基体形成"夹层",在锥形挤压穿孔过程中,基体金属受力不均匀产生破裂,导致形成内壁裂纹。通过延长LF弱搅拌和镇静时间,保持中间包钢水容量20 t,提高浸入式水口质量,水口烘烤温度由≥800℃提高至≥1 000℃,使管坯中各类夹杂物为0～1.0级,荒管内壁缺陷率由3.41%下降至0.01%以下。

Kim模型下超导圆柱体中的夹杂对裂纹的影响

建立一个含有夹杂和中心裂纹的圆柱状YBaCuO超导体的分析模型,将该超导圆柱体置于外磁场中,超导圆柱将受到电磁力作用.通过有限元方法求解裂纹尖端的应力强度因子,求解得到的数值结果可以反映出超导圆柱在电磁力作用下的断裂行为.基于临界态Kim模型,忽略夹杂和裂纹对屏蔽电流的影响,讨论零场冷却过程中裂纹尖端应力强度因子值的变化规律.结果表明,外磁场、夹杂的杨氏模量、夹杂与裂纹的间距、夹杂的半径以及裂纹长度等因素对裂纹有显著影响.

大型锻件内部云片状夹杂性裂纹产生过程模拟研究

针对我国生产饼类锻件、模块、筒体等大型锻件时 ,报废锻件内部呈现云片状夹杂性裂纹的质量问题 ,采用物理模拟方法研究饼类锻件内部夹杂性裂纹的产生及云片状缺陷的形成过程。实验表明 :饼类锻件内部云片状缺陷形成于镦粗过程 ,锻造工艺的特殊性是形成缺陷的外因 ,材料特性是产生缺陷的内因 ,并据此提出了相应的改进措施。本文的研究成果对提高大型锻件的内部质量 ,降低废品率 ,具有重要的理论意义和实用价值。

大型管板锻件夹杂性裂纹分析及锻造工艺改进

在分析夹杂性裂纹形成机理的基础上,从控制锻造过程中夹杂物形状变化的角度出发,通过有限元模拟管板锻件成形过程,力求减小镦粗时的不均匀变形,提出了WHF法拔长+预镦粗+旋压成形的大型管板锻件锻造工艺。生产实践证明,采用该工艺可有效控制夹杂性裂纹的形成,提高锻件内部质量。

非金属夹杂物对材料内局部应力集中的影响

疲劳裂纹萌生经常发生在材料中气孔、夹杂等各种微观结构不连续区域,是一种高度局部化过程。分别考虑受单调拉伸和循环拉压载荷条件,利用有限元法研究夹杂物周围的局部力学行为,分析夹杂性能、位置、多夹杂、循环塑性对局部应力集中的影响。在模拟中,金属基体定义为弹塑性材料,材料本构采用各向同性-随动硬化混合模型,夹杂模拟为各向同性线弹性材料。结果表明,夹杂与基体弹性模量的差别越大,产生的局部应力集中越大,软夹杂导致的应力集中大于硬夹杂;多夹杂引起的应力场强化作用与夹杂排列方向和加载方向有关;循环硬化导致气孔周围应力集中增大,对硬夹杂周围应力集中几乎没有影响;高应力水平下,近表面气孔的应力应变集中系数Kg较大,低应力水平下内部气孔处Kg较大,表明疲劳裂纹易于萌生。

SH波对浅埋弹性圆柱及裂纹的散射与地震动

采用Green函数、复变函数和多极坐标等方法研究含圆柱形弹性夹杂的弹性半空间中任意位置、任意方位有限长度裂纹对SH波的散射与地震动.构造了含圆柱形弹性夹杂的半空间对SH波的散射波,并求解了适合本问题Green函数,即含有圆柱形弹性夹杂的半空间内(表面)任意一点承受时间谐和的出平面线源载荷作用时位移函数的基本解答.利用裂纹"切割"方法在任意位置构造任意方位的裂纹,可以得到基体中圆柱形弹性夹杂和裂纹同时存在条件下的位移场与应力场.通过数值算例,讨论各种参数对夹杂上方地表位移的影响.

大型锻件夹杂性缺陷与控制工艺分析

夹杂性裂纹是大型锻件实际生产中存在的重要问题,本文具体分析了夹杂性缺陷的危害和产生机理,针对它们的性质,采取合理的修复方法和锻造工艺,在诸多锻造方法中,控制夹杂物形貌、采用两次镦拔新工艺能更有效地对此类缺陷控制和修复,从而提高锻件质量和成品率。

电极扁钢表面裂纹分析与改进

针对柳钢生产电极扁钢时存在的表面裂纹缺陷,利用低倍、金相及扫描等手段进行分析,结果表明:产生轧后裂纹的主要原因是铸坯脱氧不良及m(Mn)/m(S)低。介绍实施了的加深脱氧深度和提高m(Mn)/m(S)等改进措施及效果。

RP120-80大型挤压辊锻件缺陷修复研究

新产品RP120-80挤压辊是典型的大型短粗轴类锻件,在冷加工后易出现超声波探伤超标现象。通过低倍酸洗、断口试验、扫描电镜及能谱分析等手段,确定了缺陷为夹杂性裂纹,夹杂物的主要成分是Al2O3、Fe2O3及少量CaO,并分析了缺陷的成因、影响因素及控制措施,提出采用两次镦拔锻造新工艺。试制结果表明,采用新工艺可以控制大型锻件中的夹杂物形态,修复裂纹,改善锻件内在质量。

Prediction of low-cycle crack initiation life of powder superalloy FGH96 with inclusions based on damage mechanics

The effects of inclusions in powder superalloy FGH96 on low-cycle fatigue life were studied, and a low-cycle crack initiation life prediction model based on the theory of damage mechanics was proposed. The damage characterization parameter was proposed after the construction of damage evolution equations. Fatigue tests of the powder superalloy specimens with and without inclusion were conducted at 530 and 600 ℃, and the model verification was carried out for specimens with elliptical, semi-elliptical, polygon and strip-shaped surface/subsurface inclusion. The stress analysis was performed by finite element simulation and the predicted life was calculated. The results showed a satisfying agreement between predicted and experimental life.

20MnMo管板件锻造缺陷分析及工艺改进

管板件产量在我厂锻件总量中占有很大的比例,但该产品内部质量极不稳定,探伤废品量大,经济损失惊人。改善20MnMo管板件的内部质量,提高产品合格率的重要性就不言而喻。通过分析认为缺陷属于塑性夹杂性裂纹,根据缺陷形成原因,结合现有设备能力及工装的情况,提出了一个适合本厂的锻造工艺方法。经过生产实践证明通过此锻造方法来进行改进锻造工艺、优化工艺参数对改善20MnMo管板件内部质量是切实可行的。

饼类锻件质量控制及相关锻造工艺探讨

夹杂性裂纹是饼类锻件生产的主要质量问题,为此对饼类锻件内部夹杂性裂纹的形成机理进行了模拟研究,发现锻件内部裂纹在高温下自修复的现象及规律,在此基础上提出了可有效控制夹杂性裂纹的大型锻件及针对饼类锻件的锻造工艺,实用这些工艺不仅提高了锻件的成品率,且改善了产品的内在质量,其经济和社会效益十分显著。

控制大型饼类锻件夹杂性裂纹缺陷的锻造方法

在饼类锻件内部出现因片状夹杂物及其影响区的聚合而形成的探伤可见的夹杂性裂纹是大型饼类锻件的主要质量问题。因此,控制夹杂物形貌和抑制微夹杂性裂纹的聚合是制订饼类锻件锻造工艺的关键。本文提出了制造大型饼类锻件过程中控制夹杂性裂纹缺陷的旋转进砧法工艺方案,并应用于实际生产,取得了明显的经济效益。