DISTRIBUTION OF HYDROGEN NEAR NOTCH TIP UNDER MODE Ⅰ LOADING

The distribution of hydrogen near the notch tip of the austenitic steel 21Cr9Ni9MnN under mode Ⅰ loading has been studid with ion microprobe mass analyzer.Two peaks of hydrogen accumulation,one at notch tip and other far apart from it,were found.The distribution of hydrostatic stress and plastic strain in front of the notch tip under planar stress condition were calculated using ADINA non-linear finite element method.The calculated result in compari- son with data measured showed that the hydrogen concentration peak at the notch tip is caused by trapping effect of dislocation on dissolved hydrogen,while the other from the hydrostatic stress.The influence of stress intensity factor on the distribution of hydrogen con- centration and the process of hydrogen accumulation near notch tip was also discussed.

PZT陶瓷本构行为与断裂性能的相关性研究

铁电陶瓷的力学性能直接决定了其加工性能和铁电器件的可靠性。目前,无论是实验还是理论报道的压电陶瓷材料的断裂韧性都与30年前的报道接近,限制了压电器件在高可靠性要求的情况下的应用。本研究试图揭示可用于优化铁电陶瓷断裂性能的参数。利用单轴压缩方法、裂纹尖端张开位移(Crack-tip opening displacement,COD)技术和单边V型缺口梁(Single-side V-notch beam,SEVNB)技术分别测定三种典型PZT陶瓷的应力-应变曲线、本征断裂韧性和长裂纹断裂韧性。结果表明,本征断裂韧性与材料的杨氏模量正相关,说明提高铁电体的杨氏模量是提高其本征韧性的有效途径。长裂纹断裂韧性与本征韧性和非本征铁弹性畴变/相变增韧有关,说明优化铁电陶瓷的铁弹翻转行为可以改善其非本征效应。软掺杂PZT相较于硬掺杂PZT具有较低的矫顽应力和较高的残余应变,呈现较强的铁弹性翻转和较高的屏蔽韧性;在不同PZT材料中观察到的断裂模式也被认为与材料不同的铁弹性翻转行为有关,软PZT陶瓷呈现沿晶断裂,铁弹性翻转较弱的硬PZT呈现穿晶断裂。综上所述,优化铁电材料的杨氏模量和铁弹翻转行为有望提升其断裂韧性。

Ⅰ型载荷下缺口前端氢浓度分布的研究

采用离子探针微分析仪,对Ⅰ型载荷下21Cr9Ni9MnN奥氏体钢缺口前端氢浓度分布进行了研究。结果表明,缺口前端存在两个氢浓度的富集峰,一个位于缺口顶端,另一个距缺口稍远。缺口顶端的氢富集峰是位错对氢陷阱作用结果,而静水应力导致远离缺口的氢富集峰。对缺口前端氢的富集过程以及应力强度因子对氢浓度分布的影响进行了讨论。

用切口尖端应力方法分析V形切口的应力强度因子

为了基于传统有限元法分析圆轴中的V形切口尖端的奇异性应力场的高精度数值解,建立一种切口尖端应力方法,用于计算V形切口的应力强度因子。该方法不需要在V形切口尖端采用反映应力奇异性的奇异单元。求解时,首先给定参考问题的广义应力强度因子,然后利用待求问题的应力值与参考问题的应力值之间的比值来求解待求问题的广义应力强度因子。算例采用切口尖端应力方法分析圆轴中的V形切口问题。计算结果表明,该方法计算精度较高,能方便地用于求解相关的工程问题。

焊接接头微区氢行为的研究Ⅰ──焊接接头微区氢浓度分布

用离子探针测定了１０ＳｉＭｎＮｉＣｒ钢不同焊接条件下的焊接接头微区氢浓度分布，首次获得了真实的氢浓度分布图象。并讨论了氢在焊接接头的分布行为。

橡皮薄膜缺口顶端场的大变形分析

分析了橡皮类薄膜缺口顶端的弹性场，借助于文［１］引入的本构关系得到了缺口顶端场的渐近方程．通过将缺日顶端场划分为收缩角区和扩张角区，得到了顶端场的解．该解表明，奇异特性与本构参数和缺口角度有关，这一结论得到了数值解的证实．

缺口对聚苯乙烯夏比冲击断面形态及特征尺寸的影响

对缺口ＰＳ试样进行了不同缺口深度ａ和缺口根部曲率半径ｒ下的夏比冲击实验，通过测定裂纹尖端能量释放率Ｇ，考察了ａ、ｒ与断面形态特征尺寸的关系。指出随缺口深度的增大，冲击功下降，裂纹尖端能量释放率呈上升趋势；随缺口根部曲率半径增大，冲击功耗呈增大趋势。镜面区尺寸不随缺口深度的改变而改变；肋状区肋条宽度随缺口深度增大呈下降趋势，而随缺口根部曲率半径增大呈上升趋势。其原因可能是ａ、ｒ的变化使得裂纹尖端应力集中程度发生改变，从而引起肋区形成过程中积累能量的速度发生变化，从而导致特征尺寸的变化。

环形含内钝缺口试件在斜加载作用下弹塑性场的分布特征

运用有限元数值计算方法，对含内缺口的环形试件在受到与缺口对称面成不同角度的载荷作用下，缺口前端附近的弹塑性场分布特征进行了研究，得到了缺口前端应力和应变场以及塑性区的变化情况。此外，选取缺口顶端弧度不同的模型，探讨了缺口顶端钝化程度对弹塑性场的影响。为了对计算结果的可靠性进行评价，运用高精度云纹干涉实验力学方法进行了验证性试验。试验得到的位移、应变分布情况与计算结果基本吻合。文中得到的结果为钝缺口试件的材料断裂和疲劳特性研究提供了有价值的数据。

出芽式肿瘤血管生成的分子调控机制

出芽式血管生成是肿瘤血管生成主要方式,其中出芽过程受到多种信号通路和相关分子的调控。新的研究发现,血管内皮细胞除了受VEGF/VEGFR-2诱导转化为尖端细胞出芽外,VEGFR-3也会高表达于肿瘤血管内皮,对尖端细胞的选择以及肿瘤血管分支进行双向调控。该文重点阐述了VEGF/VEGFR与Dll4/Notch1信号通路的平衡对肿瘤血管出芽的重要意义,同时Ang/Tie、HIF、整合素等信号与VEGF/VEGFRs信号相互作用也对肿瘤血管出芽进行调控。靶向针对于出芽式肿瘤血管初始出芽阶段的抗血管治疗策略是抑制肿瘤血管生成的新的着眼点。

LC4CS铝合金裂纹尖端腐蚀行为的实验研究

L C4CS铝合金是极为重要的航空材料 ,为评定其使用年限 ,在测定铝合金腐蚀疲劳裂纹的扩展速率时 ,需要弄清裂纹尖端金属的腐蚀电化学行为。在腐蚀环境中裂纹尖端由于不断裸露新鲜金属 ,因而将具有类似于双金属腐蚀时的电偶效应。为此 ,文中设计了一种新颖的缺口试样 ,再现裂纹尖端的真实状态。并在 3.5 % N a Cl溶液中测定剪切口断裂后 ,裸露出的新鲜金属在耦合前后腐蚀电位的变化 ,以及裸露面积、Na Cl溶液的 p H值与电偶电流的关系。测定自腐蚀电流对电偶电流值的影响 。

焊接接头微区氢行为的研究Ⅱ）──焊接接头近缝区受载缺口前端氢浓度再分布

用离子探针研究了１０ＳｉＭｎＮｉＣｒ钢不同焊接条件下氢在焊接接头负载缺口顶端的再分布，发现近缝区开裂方向有两个氮浓度富集峰。并探讨了双氢峰的形成机理。

PA6单边缺口拉伸性能的研究

对尼龙6（PA6）进行不同缺口深度和不同缺口曲率半径的单边缺口拉伸试验，同时采用SEM观察断口形貌。结果表明，随着缺1：5曲率半径的增加，PA6缺口尖端应力呈逐渐降低，而断裂伸长率呈逐渐上升趋势。缺口曲率半径在0．1～0．5mm范围内时，拉伸断裂功基本消耗在裂纹萌生阶段，PA6裂纹扩展区表现为脆性断裂方式。当缺口曲率半径大于0．5mm后，拉伸断裂功主要消耗在裂纹扩展阶段，PA6裂纹扩展区表现为韧性断裂方式。随着缺口深度的增加，缺口附近应力集中程度增大，PA6塑性变形能力下降，缺口尖端应力呈逐渐增大，而断裂伸长率呈逐渐下降趋势，PA6的破坏方式由韧性断裂逐渐转变为脆性断裂。

V形切口尖端裂纹起裂方向的主应力判别准则及其验证

围绕V形切口尖端裂纹起裂方向,分析了V形切口尖端裂纹应力场、位移场、应力强度因子,提出了裂纹起裂方向的主应力判别准则。首先,详细给出了V形切口尖端应力应变场的求解方法,通过裂纹尖端场本征值的三次线性拟合及误差分析,确定了V形切口尖端裂纹位移场;然后,建立了V形切口尖端的数值分析模型,运用数值计算方法确定了应力强度因子和切口强度因子,提出了V形切口尖端裂纹起裂方向的主应力判断准则,给出了外推法求解分析过程;最后,以LY8为试验材料,在张角2β=60°的V形切口情况下,对提出的V形切口尖端裂纹起裂方向计算方法与判别准则进行了试验验证。

基于拘束的X80钢裂纹扩展阻力曲线构建

对于管道中的裂纹,由于其裂纹尖端拘束水平低,使用单边缺口弯曲试样、紧凑拉伸试样所测得的裂纹扩展阻力曲线对管道进行断裂评估,得到的结果趋于保守.文中采用裂纹深度不同的单边缺口拉伸试样,探讨了裂纹深度对裂纹扩展阻力曲线的影响.采用有限元分析,计算了裂纹深度不同的单边缺口试样的裂纹尖端拘束水平.最后,基于裂纹尖端的拘束水平,所构建的裂纹扩展阻力曲线能更加准确地表征管道中裂纹的扩展阻力曲线.

低约束试件断裂韧性测试方法研究进展

低约束试件断裂韧性测试对油气管道安全运营具有重要意义。本文回顾了低约束试件断裂韧性测试方法及发展过程,介绍了裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)和J积分等常用断裂韧性表征参数,并对断裂韧性测试中应力强度因子、J积分塑性因子、J积分与CTOD转换因子、裂纹尺寸测量方法、数字图像相关方法等关键问题进行对比分析,总结需要深入研究的问题,为低约束试件断裂韧性测试发展提供一定依据。

基于临界裂纹尖端位移的沥青胶结料抗疲劳性能评价

以G^*·sinδ为代表指标的沥青胶结料疲劳性能评价方法高度依赖动态剪切流变仪,针对该方法所需设备在中国普及率较低且对SBS改性沥青的适用性较差等问题,采用测力延度仪进行双边缺口拉伸试验,提出了以临界裂纹尖端位移(CTOD)作为沥青胶结料常温条件下(0~30℃)抗疲劳性能的评价指标.用CTOD和G^*·sinδ这2个指标对7个沥青胶结料的抗疲劳性能进行排序,并采用四点弯曲疲劳试验从混合料层面对沥青胶结料的抗疲劳性能的排序结果进行验证,最后用显著性检验方法比较了温度对CTOD区分度的影响.结果表明:CTOD与G^*·sinδ对SBS改性沥青的疲劳性能评价存在分歧,四点弯曲疲劳试验得到的混合料疲劳性能与CTOD所表征的沥青胶结料结果更具相关性;显著性检验发现,与15℃相比,25℃的CTOD指标对选用沥青胶结料的区分度更好.CTOD所需试验设备在中国应用较广,有望成为沥青胶结料抗疲劳性能的有效鉴定方法之一.

蠕变损伤材料中缺口尖端稳定扩展的应力场

研究了在拉伸载荷和反平面载荷作用下蠕变损伤材料缺口尖端稳定扩展的应力场.假设材料的应力及位移势函数,得到了缺口尖端场的各参数分量,进而在小范围蠕变条件下,建立了缺口尖端稳定扩展的蠕变损伤控制方程,并考虑缺口尖端蠕变钝化作用和问题的边界条件,对控制方程进行了数值分析,得到了缺口尖端的应力场,并讨论了缺口尖端应力场随各影响参数的变化规律.结果表明,缺口尖端的应力具有r1/(1-n)的奇异性,应力率具有rn/(1-n)的奇异性,n是蠕变指数.

Ⅰ＋Ⅱ复合型载荷缺口前端双氢峰规律的研究

利用ＫＹＫＹ离子探针微分析仪和有限元定量计算发现，２１Ｃｒ７Ｎｉ９ＭｎＮ奥氏体钢在复合型（Ⅰ＋Ⅱ）载荷下，缺口顶端无论在开裂方向还是塑性区尺寸最大方向上，皆有两个氢浓度的富集峰，且随着Ⅱ型分量的增加，远离缺口的氢富集峰有下降且移向缺口顶端的趋势．钢中原始氢浓度的改变、并不严重影响缺口顶端双氢峰的形成。缺口前端塑性应变和静水应力的梯度分布是导致其氢浓度再分布的主要因素．据此提出了复合型载荷缺口顶端双氢峰富集模型．

X70管线钢管环焊接头在低约束条件下的断裂韧性

针对基于应变设计的X70管线钢管,采用单边缺口拉伸试验对该钢钢管环焊缝金属及热影响区的裂纹尖端张开位移进行研究,获得了裂纹延性扩展过程的断裂阻力曲线,并对热影响区试样的试验结果进行了有效性验证。结果表明:热影响区试样的裂纹尖端距熔合线的距离在0.5mm以内,焊缝金属和热影响区试样的断裂阻力曲线分别为δ=1.395 78(Δa)0.783 35,δ=1.553 38(Δa)0.821 75;采用单边缺口拉伸试验能准确测出管线钢环焊接头在低约束条件下的断裂韧性;试验结果可以为管线基于应变设计和工程临界评价提供依据。

弯曲载荷下船体十字形焊接接头的应力场分析

针对船体焊接接头处因结构不连续造成局部应力集中,拐角处形成应力奇异效应,结构易发生破坏的问题,以船体十字形接头为研究对象,引入奇异强度系数as的概念,将拐角应力简化成I型应力(张开型)和II型应力(滑移型)之和,提出评估十字形接头拐角处应力场的简便算法,并将预估结果同传统的NSIF公式以及有限元结果进行对比,结果表明,所提出的十字型接头拐角应力场预估公式更简便有效。