点蚀坑的形貌与腐蚀疲劳裂纹萌生

将预产生点蚀的1Cr18Ni9Ti疲劳试样进行长期(N>1×10~6cyc.)疲劳试验。其中一些在6％FeCl_3水溶液中进行,另一些在空气中进行。用定量金相方法逐个测量点蚀坑的直径和深度。发现点蚀坑的深径比和深度都与裂纹萌生有关,且在不锈钢点蚀坑的裂纹萌生过程中力学因素起主导作用而与碳钢完全不同。通过蚀坑底部的扫描电镜观察,分别确定了不锈钢和碳钢点蚀坑中裂纹萌生的初始位置,并依此讨论了腐蚀疲劳裂纹萌生机理。

高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂分析

以前研究均认为水力劈裂的必要条件是岩体中发生Ⅰ型张拉破坏。实际上,在众多岩体工程中,其断裂破坏型式多属压剪破坏。本文根据断裂力学原理对高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂作用进行了研究,首先研究水工压力隧洞围岩区各种类型裂纹的I型应力强度因子的计算方法,讨论分析张开型复合型裂纹发生水力劈裂的理论判据。然后研究压剪断裂的力学机理,分析有水压力作用的压剪断裂应力强度应力的计算及其断裂判据。最后将以上理论应用于某水电工程引水发电隧洞的高压竖井的水力劈裂安全性分析中。

铝合金点蚀对应力集中系数影响的分析

采用有限单元法建立铝合金点蚀三维圆锥体模型,对拉伸载荷下不同径深比和深度的点蚀应力场进行分析,得到点蚀有效应力集中系数Kf;并在定性分析点蚀群Kf影响因素的基础上,采用分区随机数定位分布的方法,引入点蚀系数定量分析点蚀群Kf。最后采用回归方法分析得到点蚀径深比、深度和点蚀系数与Kf的经验公式。

航空导管弯曲试验的疲劳裂纹萌生寿命

飞行器液压导管受接头和卡箍等约束,在使用的振动环境中,会因弯曲应力而导致破裂,影响到飞行安全.本文对飞行器液压系统通用的不锈钢导管的裂纹萌生寿命进行了试验研究.首先在对8 mm、12 mm无缺陷导管和含U型缺口8 mm导管的疲劳试验和有限元分析的基础上,得到了导管的最大拉应变-裂纹萌生寿命数据.然后采用基于强度极限和弹性模量估算法的Manson-Coffin公式来预测导管裂纹萌生寿命.最后引入加载类型修正系数、表面质量修正系数、试样尺寸修正系数、应力集中敏感系数和有效应力集中系数,使修正后的公式对三种类型的导管均有较好的裂纹萌生寿命预测精度.

砂浆断裂过程区的研究

对砂浆三点弯曲加载梁试件载荷—裂纹口张开位移—初始裂纹尖端张开位移—沿初始裂纹及韧带直线方向若干点张开位移全曲线进行了研究。结果表明,在该全曲线下降段沿初始裂纹及韧带直线方向张开位移近呈线性分布;裂纹口张开位移与平均裂纹张开角呈线性关系,该关系不决定于初始裂纹相对长度,但决定于试件高度。提出断裂过程区长度估计值公式,证实了临界应力强度因子的初始裂纹长度和试件高度尺寸效应来源于试件在最大荷载及加载过程中断裂过程区长度的产生和变化。

任意孔与裂纹群相互干涉效应的分析法

提出了文题的改进型体积力法,修改了体积力密度的定义;引入了建立在各单元中心处的局部坐标;获得了以封闭形表述的所有应力影响系数计算式,提高了计算效率和精度,应用也更为方便与有效。文中给出的算例表明了改进型体积力法具有精度高、收敛快的优点。

坑蚀钢筋疲劳寿命预测的等效表面缺陷模型

有效预测坑蚀钢筋的疲劳寿命是一个复杂且与工程实践相关的问题,基于已有试验和理论研究成果提出了预测坑蚀钢筋疲劳寿命的等效表面缺陷模型。综合考虑锈坑长度、宽度和深度对应力集中系数的影响,提出锈坑处应力集中系数修正公式。考虑裂纹萌生寿命、短裂纹扩展寿命和长裂纹扩展寿命,将钢筋锈坑通过锈坑深宽比和长宽比等效为钢筋表面初始缺陷;利用具有表面缺陷钢筋的疲劳寿命计算公式,结合应力集中系数的影响,预测坑蚀钢筋的疲劳寿命。利用试验数据对模型参数进行回归,分别预测了带有半椭圆形锈坑和三角形锈坑的钢筋的疲劳寿命,疲劳寿命预测值与试验值吻合较好,从而验证了所提出的坑蚀钢筋疲劳寿命预测模型的正确性。

304不锈钢棒气动式可控旋弯下料工艺及试验

针对金属棒料传统下料工艺存在断面质量差、材料利用率低、能耗高等问题,提出一种综合利用预制环状V型槽缺口效应、起裂微裂纹及扩展宏观裂纹裂尖应力集中效应的新型气动式棒料可控旋弯下料工艺,详细介绍了该下料工艺的工作原理。基于该工作原理研制了金属棒料气动式旋弯下料试验装置,利用材料力学强度理论与线弹性断裂力学理论,建立了弯矩载荷作用下金属棒料下料过程的力学模型,获得了环状"V"型槽根部微裂纹萌生载荷、扩展裂纹起裂载荷及瞬断载荷的理论计算公式。采用三种不同恒应力强度因子幅水平载荷控制曲线对Φ 30 mm直径的304不锈钢棒料进行下料试验研究,结合所提出的坯料断面评价方法及其评价指标,对下料所得坯料质量进行了量化评价。结果表明,保持裂尖处于恒应力强度因子幅水平,可以实现金属棒料的可控精密下料,断面质量和下料时间随幅值水平提高而降低,当裂尖处ΔK =0.7K_c时,坯料最终瞬断区最小。该下料工艺利用断裂力学理论建立旋弯下料机理,可以指导实际下料试验,为后续下料工艺数据库的建立提供理论支撑。