预裂纹岩石材料损伤声发射能量统计特征研究

为了更好地理解岩体结构的基本特性和压缩破坏现象,使用加载设备、声发射系统和高速摄像机对砂岩试件进行了一系列单轴压缩测试。结果表明,砂岩样品的断裂过程分为3个阶段:原始的微裂纹闭合、微裂纹成核和宏观裂纹扩展;完好无损和单裂口试件的损伤能量遵循幂律分布,显示损伤临界。单缝样品的最佳指数(r)约为1.64,略低于完整样品的最佳指数;砂岩试件的拟合幂律指数在实验的不同阶段会发生变化,并逐渐趋于稳定。基于直方图分析和最大似然法,试验裂纹的存在可能会影响损伤能量的统计特性。裂纹倾角对最佳指数影响不大,但对试样的断裂方式有一定影响。研究为工程岩体结构的倒塌破坏预测提供了新的理论依据。

钝化预裂纹尖端开裂对应力应变分布的影响

通过对16MnR钢三点弯曲(3PB)预裂纹试样进行实验和有限元计算,分析了裂纹尖端的断裂行为.结果表明,在载荷达到某一临界值时,微裂纹在裂尖处形核、扩展,随后又被钝化,随着载荷的增加,这一个过程一直重复着.在这一过程中,裂尖前端的塑性应变和三向应力度进行重新分布,并且两者达到临界值的位置都向裂尖靠近,随后又都向前移动,但三向应力度比塑性应变移动得快,这使得解理断裂的三个判据逐渐得到满足.

Excel在楔形张开加载预裂纹试验中的应用

对采用常规查表法、VB程序法和Excel表格法计算楔形张开加载预裂纹试验的主要参数进行了比较。结果表明,在楔形张开加载预裂纹试验中采用Excel表格法处理数据更为方便、准确。

拉压循环荷载作用下预裂纹混凝土疲劳性能研究

利用电液伺服材料试验机,对带有预裂纹的粗骨料混凝土进行疲劳试验,分析混凝土在拉压循环试验荷载作用下的疲劳寿命、疲劳强度以及预裂纹对混凝土拉压疲劳性能的影响。根据试验数据,进行回归处理,得出混凝土的疲劳寿命S-N曲线以及S-lgN曲线,并利用有限元仿真技术,对混凝土在疲劳荷载作用下的疲劳寿命的结果做详细的研究。结果表明,带预裂纹的混凝土疲劳极限值远低于无损伤的混凝土的疲劳极限值,预裂纹使混凝土的疲劳寿命大大地降低,使其疲劳寿命缩短了75%~80%左右。

预裂纹对混凝土拉压循环疲劳性能的影响

利用电液伺服材料试验机,对带有预裂纹的粗骨料混凝土进行疲劳试验,分析混凝土在拉压循环试验荷载作用下的疲劳寿命、疲劳强度以及预裂纹对混凝土拉压疲劳性能的影响。根据试验数据,进行回归处理,得出混凝土的疲劳寿命S-N曲线以及S-lgN曲线,并利用有限元仿真技术,对混凝土在疲劳荷载作用下疲劳寿命的结果做详细研究。结果表明,带预裂纹的混凝土疲劳极限值远低于无损伤的混凝土疲劳极限值,预裂纹使混凝土的疲劳寿命大大地降低,使其疲劳寿命缩短了75%~80%左右。

单轴压缩条件下预裂纹岩石材料力学性能和破坏模式研究

文章使用加载设备、计算机断层扫描系统和高速摄像机对砂岩标本进行了一系列单轴压缩测试。结果表明:单个已存在裂纹的砂岩试件轴向应力-应变曲线的变化趋势与完整标本的近似一致;单裂纹砂岩试件力学参数远低于完整试件;砂岩试件屈服强度随预裂角的增加而增加;当孔隙率保持不变时,单个预裂缝试件弹性模量大致相同。

含裂纹缺陷的预扭壳结构非线性振动特性研究

基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性,应用扩展等几何方法,采用反映位移变化的富集函数来描述裂纹的位置及长度,一方面可以提高计算精度,另一方面可以避免在裂纹处的网格加密,提高计算效率。采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比,证明了本文方法的正确性和稳定性。在此基础上,探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响,研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。

全浸腐蚀后焊接接头疲劳裂纹扩展速率分析

服役于海洋环境中的风力发电机,其塔筒上的焊接结构不可避免地要遭受洋流、风浪、工作过程中带来的疲劳载荷及海洋复杂环境引发的腐蚀,往往成为腐蚀疲劳失效中的薄弱环节,因此,研究焊接接头的腐蚀疲劳现象,探索其背后的运作机制具有十分重要的意义.选用S355低合金高强钢作为试验材料,进行S355钢焊接接头在5%NaCl环境中的预腐蚀疲劳裂纹扩展试验.试验结果表明,与未经预腐蚀的试件相比,预腐蚀48 h的试样疲劳裂纹扩展速率并没有明显增加,而预腐蚀336 h的试样疲劳裂纹扩展速率增加显著.利用扫描电子显微镜对预腐蚀后的疲劳试件进行微观表征,观察到在裂纹扩展路径周围存在微裂纹和分支裂纹,表明金属发生了脆化.在预腐蚀疲劳断面上,观察到了裂纹扩展模式的转变,表层金属呈现平面脆性特征,内部金属保留了疲劳韧性特征,微观表征的结果表明,预腐蚀脆化了表层金属,从而加快了试件整体的疲劳裂纹扩展速率.

不同加载路径下预裂纹50W800G硅钢板的拉伸性能

研究了50W800G硅钢板在不同加载路径下预裂纹试样的应力应变关系。结果表明:单轴45°和90°裂纹尖端垂直于裂纹线方向的应力应变曲线,其弹性模量与屈服强度较光滑试样都降低,说明了裂纹尖端应力、应变场的奇异性;双轴45°和90°裂纹尖端的应力应变曲线,在载荷比2∶1和3∶1时,裂纹尖端的应力虽有增加,但应变增加缓慢,应力应变曲线高于载荷比1∶1的加载曲线。

预制疲劳裂纹应力强度因子幅对超高强度钢断裂韧度的影响

采用多试样法对D406A超高强度钢进行了准静态断裂韧度KⅠC试验,分析了不同应力强度因子幅预制疲劳裂纹对疲劳预裂纹扩展周期、疲劳预裂纹扩展速率、试样断口形貌以及最终断裂韧度试验结果的影响。结果表明:疲劳预裂纹扩展周期和扩展速率均与应力强度因子幅呈指数变化规律,断口上的疲劳裂纹间距及最终断裂韧度试验结果均随应力强度因子幅的增大而增大,在材料断裂韧度KⅠC的20%~30%选择最大应力强度因子进行KⅠC试验结果较为稳定。

预裂裂纹对岩石试件应力分布及变形规律的影响

为了得到岩石预裂裂纹的最佳长度,基于Griffith强度理论,通过FLAC3D数值仿真软件进行模拟实验,研究预裂裂纹长度分别为0 mm、20 mm、50 mm、80 mm、110 mm和140 mm 6组岩石在剪切实验中的变形及其应力分布规律.实验结果表明:当预裂裂纹长度小于80 mm时,岩石在X方向上的位移分布不均匀,应力在裂纹周围影响范围较大;当预裂裂纹长度大于等于80 mm时,岩石在X方向上的位移分布逐渐均匀,裂纹尖端应力集中逐渐增大,但应力集中影响范围大幅度减小,说明随着预裂裂纹长度不断增大,岩石强度显著降低.最终得到岩石预裂裂纹的最佳长度为岩石长度的53%～73%.

长输油气管道裂纹初始扩展特性

为了研究油气管道中裂纹扩展初始阶段曲折角度的影响因素,利用倾斜角度β=30°、45°、60°,应力比R=-1的退火预裂纹,考察了混合型应力下裂纹初始扩展过程中的扩展路线。在裂纹扩展实验前,首先在静载荷作用下测量了沿着预裂纹的位移分布。与另2种倾斜角度的预裂纹不同,当倾斜角度较小即β=30°时开口和滑移方向位移量的测量结果都小于理论值。根据最大切线应力准则对疲劳裂纹的曲折角度进行了预测,其结果是,对于β=45°、60°的预裂纹,根据位移量的理论计算值就可以准确地预测疲劳裂纹的曲折角度;对β=30°的预裂纹,由于倾斜角度较小导致裂纹表面接触,对疲劳裂纹的曲折角度产生影响。但此时根据实验测得的沿着裂纹的位移量,仍然可以用最大切线应力准则对裂纹的扩展路线作出准确的预测。

残留应力对倾斜裂纹的变形和曲折特性的影响

对于具有中心孔的混合型条件下的预裂纹,提出了用沿着裂纹的不连续位移量来直接计算裂纹的Ⅰ型和Ⅱ型应力扩大系数(KⅠ)mes和(KⅡ)mes的方法.进而讨论了疲劳预裂纹周围的残留应力对其自身变形行为的影响.通常情况下利用最大切向应力法则和以上计算的应力扩大系数可以预测裂纹的继续扩展方向.使用矩型板中的倾斜角度为β=45°的疲劳裂纹和退火裂纹分别进行了曲折疲劳裂纹的扩展实验.其结果是,回火预裂纹的情况下,实验测得的曲折角度θmes与计算所预测的曲折角度θest基本上相一致;但对于疲劳预裂纹,由于预裂纹周围的压缩残留应力的影响,θmes的值比θest要大.

45#钢薄板拉伸试验的裂纹效应

通过拉伸试验研究了裂纹效应对45#钢薄板抗拉强度性能的影响。将预裂纹试样实验结果与完好试样实验结果进行对比分析得出:裂纹效应对45#钢薄板的抗拉强度有显著的影响。将预裂纹试样实验结果之间进行对比得出裂纹效应对45#钢抗拉性能的影响:边缘裂纹试样比中心裂纹试样影响小;中心裂纹试样中,斜裂纹试样比横裂纹试样影响小;边缘裂纹试样中,斜裂纹试样比横裂纹试样影响小。

虚拟裂纹闭合法计算陶瓷材料断裂韧性的有效性研究

基于有限元Abaqus软件,采用虚拟裂纹闭合法的基本原理对ISO15732-2003所提SEPB法测试陶瓷材料断裂韧性进行有限元数值计算.以Si3N4、ZrO_2、Al_2O_3、ZTA、SiC五种陶瓷材料SEPB法标准实验为例,分别将虚拟裂纹闭合法计算所得断裂韧性值与标准实验测试值进行对比.结果表明:Si3N4、ZrO_2、Al_2O_3、ZTA、SiC五种陶瓷材料断裂韧性的数值计算值与实验测试值较为一致,其偏差仅分别为1.77%、1.76%、1.82%、1.55%和1.82%.进一步验证了虚拟裂纹闭合法计算断裂韧性值的有效性,同时为该方法的工程应用提供一定的理论基础.

岩石单轴压缩下破坏失稳过程SEM即时研究

通过在扫描电镜下进行单轴加载实验，即时观察分析岩石受力过程中微裂纹的萌生、扩展和贯通破坏的全过程，得到各试样的应力应变曲线及其所对应的微结构变化的电镜照片·实验结果表明，岩石试件的变形与破坏过程可以分为裂纹压密、微裂纹萌生和扩展以及断裂破坏３ 个阶段；微裂缝首先在预裂缝周围的拉应力集中区产生，随着外载荷的增加不断扩展，最后形成与最大主应力方向平行的宏观断裂带·

X60螺旋焊管的应力腐蚀开裂试验研究

通过改进的WOL预裂纹试样应力腐蚀试验,得到了在500,1000 ppm的硫化氢水溶液中,X60螺旋焊管的应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt,结果表明,随硫化氢水溶液浓度的增加,X60螺旋缝埋弧焊管应力腐蚀裂纹扩展速率增加,焊管抗应力腐蚀的寿命越短。

Al_2O_3——TiC复合陶瓷断裂韧性K_(1c)测试方法的对比研究

以单边切口梁三点弯曲法、直接压痕法和桥式预裂纹三点弯曲法对Al_2O_3——TiC复合陶瓷刀具材料进行了断裂韧性K_(1c)值的测试,结果表明,对这种微米级颗粒尺寸的陶瓷材料,切口梁法的结果与桥式预裂纹法接近,基本反映了真实K_(1c)值,切口的钝化作用不明显;压痕法的结果比其它两方法偏低。本文从显微结构和断裂特性上对产生差异的原因和三种方法的适用性作了分析和评价。

核压力容器钢辐照后动态断裂韧性测试及研究

应用预裂纹示波冲击法研究核压力容器钢辐照后动态断裂韧性ＫＩｄ测试方法。结果表明：预裂纹试样的裂纹扩展始于其最大载荷之前，辐照对动态断裂韧性ΔＴ１００的影响小于对冲击韧性转变温度ΔＴ４１Ｊ的影响。