裂尖
- 交變載荷與溫度耦合對(duì)γ-TiAl合金疲勞裂紋擴(kuò)展影響研究＊
時(shí)，裂紋開口，當(dāng)裂尖局部集中應(yīng)力增加到其原子間最大相互作用力時(shí)，即外加載荷高于Griffith加載時(shí)，裂紋上、下表面原子的原子鍵被拉斷，且有原子發(fā)生結(jié)構(gòu)畸變，裂紋尖端的上、下兩端原子被推動(dòng)遠(yuǎn)離尖端，預(yù)示著裂尖原子狀態(tài)由有序到無序轉(zhuǎn)變。因原子間的非線性作用，裂尖面原子鍵陸續(xù)斷裂，晶格變得不連續(xù)，裂紋尖端弛豫后呈鈍化狀態(tài)，裂紋停止擴(kuò)展。晶格的不連續(xù)性呈現(xiàn)出裂紋陷阱效應(yīng)。當(dāng)內(nèi)部裂尖鈍化時(shí)，裂紋進(jìn)入裂紋陷阱區(qū)域，因裂紋陷阱有裂紋穩(wěn)定的保持性并阻止其開裂作用，致使其
甘肅科技 2023年9期2023-10-30
- 裂紋閉合臨界狀態(tài)磁特性表征模型
證了塑性致閉會(huì)使裂尖應(yīng)力-應(yīng)變場分布改變，導(dǎo)致應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值減小，裂紋擴(kuò)展速率下降；AUTUNES等[8]研究了裂尖張開位移、塑性應(yīng)變范圍等參數(shù)與裂紋閉合現(xiàn)象的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)裂紋發(fā)生閉合會(huì)直接改變裂尖參數(shù)，從而影響裂紋擴(kuò)展速率。還有一些研究發(fā)現(xiàn)，裂尖應(yīng)力-應(yīng)變場等參數(shù)反過來會(huì)影響裂紋閉合現(xiàn)象。楊平等[9]對(duì)AH32鋼板進(jìn)行低周疲勞實(shí)驗(yàn)和仿真，發(fā)現(xiàn)在裂紋擴(kuò)展過程中裂尖累積塑性變形的增加會(huì)導(dǎo)致塑性尾跡中殘余壓應(yīng)力減小，使閉合效應(yīng)減弱；胡殿印等[10]研究了反向塑
中國機(jī)械工程 2023年4期2023-03-11
- 納入裂尖位置實(shí)時(shí)預(yù)測的天然氣管道裂紋擴(kuò)展模擬方法
裂紋不斷擴(kuò)展，以裂尖為分界的內(nèi)壓分布變化必然引起邊界條件的連續(xù)變化，而重新定義每次增量的壓力分布是不切實(shí)際的[15- 16]，目前并未形成較好的處理方法。針對(duì)這些問題，筆者選用在斷裂韌性表征方面較為優(yōu)越的GTN模型，通過歸納大量全尺寸管道爆破試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出管道裂紋擴(kuò)展過程中裂尖位置隨加載時(shí)間分階段近線性變化的基本假設(shè)，根據(jù)該假設(shè)構(gòu)建納入裂尖位置實(shí)時(shí)預(yù)測的迭代加載法；在此基礎(chǔ)上建立全尺寸管道有限元模型，結(jié)合氣體減壓模型及所提出的加載法對(duì)X80管道裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展
- 外應(yīng)力場下NiAl合金微裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的分子動(dòng)力學(xué)模擬
子得到初始裂紋，裂尖位于模擬胞的中心。n、n、n分別表示、、這3個(gè)方向上的原子層數(shù)，applied表示加載應(yīng)力，應(yīng)力加載方向?yàn)榉较颉?種裂紋模型的晶體取向及其模擬胞的尺寸大小見表1，體系原子總數(shù)為99 600～ 138 200。圖2為4種裂紋模型在晶體中的取向圖，為便于識(shí)別，圖2中并未標(biāo)注方向（方向?yàn)?、方向?gòu)成平面的法向），其中1、1代表模型A，2、2代表模型B，3、3代表模型C，4、4代表模型D。1.2 模擬過程MD模擬軟件采用開源Lammps軟件，選擇
精密成形工程 2022年7期2022-07-26
- 裂紋面分布加載裂尖SIFs分析的廣義參數(shù)Williams單元*
裂紋面受荷時(shí)，其裂尖附近應(yīng)力場和位移場較復(fù)雜，難以定量描述，通常仍以SIFs作為裂尖附近應(yīng)力-應(yīng)變場強(qiáng)弱程度的度量，并可據(jù)此進(jìn)一步判斷結(jié)構(gòu)的安全性.基于此，國內(nèi)外學(xué)者圍繞裂紋面加載的裂尖SIFs開展了大量研究工作.劉鈞玉等[1-2]、Zhong等[3]和陳白斌等[4]基于比例邊界有限元法，分別對(duì)裂紋面受拉伸荷載的單邊裂紋、多裂紋和界面裂紋的裂尖SIFs進(jìn)行了分析，該方法相較于普通有限單元法，需引入多個(gè)系數(shù)矩陣，增加了計(jì)算工作量.李亞等[5]采用線場分析方法
應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué) 2022年7期2022-07-20
- 車輪多邊形激勵(lì)下的滾動(dòng)接觸疲勞裂紋瞬態(tài)擴(kuò)展行為研究*
展模型，通過計(jì)算裂尖應(yīng)力場強(qiáng)度因子，評(píng)判了裂紋間的相互影響。OLZAK等[5]建立了二維準(zhǔn)靜態(tài)有限元模型，分析了滾動(dòng)接觸過程中單條斜裂紋應(yīng)力狀態(tài)分布及裂尖應(yīng)力場強(qiáng)度因子隨時(shí)間的變化。GOSHIMA和KEER[6]建立二維滾動(dòng)接觸疲勞斜裂紋的解析模型，利用復(fù)變技術(shù)求解積分方程，研究了摩擦熱對(duì)裂尖應(yīng)力場強(qiáng)度因子的影響。李偉等人[7]利用有限元法模擬了熱機(jī)耦合下的多裂紋二維模型，考慮了摩擦溫升對(duì)材料本構(gòu)的影響，分析了裂紋間相互作用和裂紋數(shù)量對(duì)裂紋擴(kuò)展行為的影響。
潤滑與密封 2022年5期2022-06-11
- 塑性修正及相互作用對(duì)巖石裂尖塑性區(qū)影響的研究
方面.一是單裂紋裂尖塑性區(qū)的研究.如姚飛[2]應(yīng)用水力模擬和斷裂力學(xué)基本理論對(duì)水力裂縫端部在延伸過程中的塑性區(qū)進(jìn)行了研究,給出了水力裂縫附近的塑性區(qū)范圍;樓曉明等[3]基于雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論研究了富水區(qū)巷道圍巖微裂紋尖端塑性區(qū)范圍,并給出了其統(tǒng)一解;李玉偉等[4]基于斷裂力學(xué)理論,考慮水力裂縫擴(kuò)展過程中裂縫尖端塑性區(qū)的影響并對(duì)裂縫擴(kuò)展高度進(jìn)行了修正;周小平等[5]利用裂紋線場方法求得了裂紋線上的塑性區(qū)長度隨荷載的變化規(guī)律;袁小平等[6]基于Drucker-P
- 鋼軌表面剝離掉塊路徑預(yù)測研究
分為微裂紋萌生和裂尖擴(kuò)展兩階段。對(duì)于微裂紋的萌生機(jī)制，已有許多文獻(xiàn)進(jìn)行報(bào)道[12,13]。因此，本文主要研究微裂紋擴(kuò)展至可見裂紋階段。在分析中假定存在初始微裂紋，裂紋擴(kuò)展同時(shí)考慮裂紋擴(kuò)展速率和擴(kuò)展方向準(zhǔn)則。2.1 K因子計(jì)算原理對(duì)于鋼軌表面微裂紋，其裂尖擴(kuò)展啟動(dòng)時(shí)機(jī)、擴(kuò)展速率及折轉(zhuǎn)方向等均可依據(jù)裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子K進(jìn)行判定。本文采用一種基于節(jié)點(diǎn)位移的外推技術(shù)(DCT)[14]計(jì)算裂尖K因子。為了描述裂尖應(yīng)力場的奇異性，圍繞裂尖構(gòu)造一圈包含1/4節(jié)點(diǎn)的扇形奇異
計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào) 2022年2期2022-04-20
- 切削加工殘余應(yīng)力對(duì)GH4169高溫合金小裂紋尖端力學(xué)特性研究
殘余應(yīng)力對(duì)小裂紋裂尖力學(xué)參量影響分析圖2 材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線(3)式中：σ為應(yīng)力；ε為應(yīng)變；E為彈性模量；K′和n′為材料的應(yīng)變疲勞參數(shù)，K′=1 950，n′=0.15[12]。圖3 殘余應(yīng)力-外載荷耦合作用對(duì)裂紋尖端J積分強(qiáng)度值影響2.3 加工殘余應(yīng)力對(duì)小裂紋裂尖應(yīng)力應(yīng)變場影響分析圖4 外載荷時(shí)殘余應(yīng)力對(duì)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度影響圖5 外載荷時(shí)殘余應(yīng)力對(duì)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度影響圖6所示為相同載荷、不同裂紋長度、受殘余應(yīng)力-外載耦合作用時(shí)裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2022年2期2022-03-19
- 基于現(xiàn)場監(jiān)測的鋼橋面板疲勞裂紋氣動(dòng)沖擊修復(fù)效果評(píng)估
擊維修和監(jiān)測.從裂尖應(yīng)變場和疲勞應(yīng)力譜等多角度分析，揭示了實(shí)橋疲勞裂紋的復(fù)合受力特征，評(píng)估了復(fù)合型裂紋氣動(dòng)沖擊的修復(fù)效果.1 實(shí)橋監(jiān)測方案1.1 測點(diǎn)選取為了保證選取的測點(diǎn)具有代表性，基于J橋疲勞裂紋位置分布統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取了位于第144號(hào)橫隔板，下游第12號(hào)U肋的裂紋開展現(xiàn)場監(jiān)測，見圖1.該裂紋位于下游變換車道，屬于過焊孔處頂板裂紋，橫隔板南北兩側(cè)裂紋長度共計(jì)283 mm.由于北側(cè)裂紋尖端較為平整，因此作為本研究的測量點(diǎn)位.圖1 測點(diǎn)選取位置1.2 應(yīng)變測
- 基于灰色-尖點(diǎn)突變理論的鋼筋混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程分析
調(diào)整其裂縫位置使裂尖處于彎拉復(fù)合應(yīng)力場.直偏裂縫三點(diǎn)彎曲梁的尺寸（L×B×H）為1 000 mm×120 mm×200 mm，跨間尺寸800 mm，預(yù)制裂縫偏離跨中160 mm，初始縫高比為80/200＝0.4，試件具體參數(shù)見圖2.混凝土配合比取m（水泥）∶m（水）∶m（砂）∶m（石子）＝1.000∶0.440∶1.367∶2.907，其中水泥為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，采用同批次混凝土澆筑棱柱體試塊150 mm×150 mm×300 mm測得軸向抗
建筑材料學(xué)報(bào) 2022年1期2022-01-25
- 連續(xù)材料模型焊接接頭裂尖力學(xué)場分析
3。為了便于分析裂尖斷裂參量與材料力學(xué)性能的關(guān)系，對(duì)焊接接頭硬度分布進(jìn)行擬合，以熔合線為中心擬合公式如式(2)所示：σ0=-16.994x2-2.5x+578(2)式中：x為裂紋位置。材料力學(xué)性能符合Ramberg-Osgood關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算可得焊接接頭的屈服應(yīng)力和硬化指數(shù)等具體參數(shù)，見表1。表1 材料性能參數(shù)1.3 試樣和裂紋選取本文研究的試樣為GB 4161—84標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣(1T-CT)，其幾何尺寸和實(shí)驗(yàn)過程符合ASTM399標(biāo)準(zhǔn)[7-8]
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 2021年7期2021-08-23
- 不同裂紋擴(kuò)展階段對(duì)scc裂尖蠕變場的影響
魯元摘 要：裂尖區(qū)域蠕變是核電材料應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的主要驅(qū)動(dòng)因素之一，為研究不同裂紋擴(kuò)展階段下SCC裂尖蠕變場的變化規(guī)律，采用緊湊拉伸試樣建立了SCC裂尖蠕變的有限元模型，以核電常用的奧氏體304不銹鋼為研究對(duì)象，分析裂尖蠕變以及蠕變對(duì)裂尖力學(xué)場的影響，同時(shí)以裂紋長度的變化表征裂紋擴(kuò)展的不同階段，進(jìn)而研究了不同裂紋擴(kuò)展階段下對(duì)裂尖蠕變及蠕變率的影響規(guī)律，通過ABAQUS數(shù)值模擬分析軟件計(jì)算可得，高蠕變量區(qū)域主要集中分布在近裂尖區(qū)域，裂紋長度對(duì)SCC裂尖
- 雙材料界面裂紋復(fù)應(yīng)力強(qiáng)度因子的正則化邊界元法1)
非常成熟.比如對(duì)裂尖奇異應(yīng)力場的求解,已發(fā)展了包括“1/4 單元法”、“數(shù)值外插法”、“虛擬裂紋閉合法”和“J 積分/相互作用積分”等多種有效的求解方法.然而,與傳統(tǒng)單一材料不同,雙材料界面裂紋漸近位移和應(yīng)力場表現(xiàn)出劇烈的振蕩特性,即[15-16]其中i 為復(fù)數(shù)單位,ε 為雙材料參數(shù)(或振蕩因子).導(dǎo)致許多用于表征經(jīng)典的平方根和負(fù)平方根物理場漸近性的傳統(tǒng)方法失效[17-18].雖然界面裂紋復(fù)應(yīng)力強(qiáng)度因子(K1+iK2)可采用各種守恒積分(如J 積分)或位移
力學(xué)學(xué)報(bào) 2021年4期2021-05-30
- 含缺陷礦用圓環(huán)鏈裂尖應(yīng)力應(yīng)變對(duì)材料力學(xué)參量的敏感性分析
元模擬過程中，取裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子K＝30 MPa·m0.5。分析選用礦用φ18×64 C 級(jí)圓環(huán)鏈，材質(zhì)為 23MnNiCrMo54。由于加工硬化特性，其力學(xué)模型符合 Ramberg -Osgood 關(guān)系[4]，因此，在有限元模擬計(jì)算過程中選取R-O關(guān)系，其表達(dá)式為式中：ε、σ分別為真實(shí)應(yīng)變和真實(shí)應(yīng)力；E為彈性模量，取E＝210 GPa[5]；α為偏移系數(shù)，取α＝1；σ0為屈服強(qiáng)度，取σ0＝1 166 MPa；n為硬化指數(shù)，取n＝4.5。材料的每個(gè)力學(xué)參量
礦山機(jī)械 2021年3期2021-03-25
- 不同裂紋擴(kuò)展階段對(duì)SCC裂尖蠕變場的影響
核電常用結(jié)構(gòu)材料裂尖處低溫高應(yīng)力的蠕變對(duì)裂尖氧化膜破裂及SCC擴(kuò)展過程有一定的影響[3-5]，裂尖應(yīng)變梯度造成擴(kuò)展裂紋尖端應(yīng)力的增加，促進(jìn)蠕變的發(fā)生和裂紋的擴(kuò)展。KASSNER等人對(duì)核反應(yīng)堆中的低溫蠕變和輻照蠕變進(jìn)行了關(guān)鍵評(píng)估，得出在相對(duì)低的溫度和應(yīng)力條件下，無論是否有輻射，都能在金屬材料中測量到蠕變變形[6]。王國珍等人研究了高溫蠕變裂紋裂尖拘束效應(yīng)，結(jié)合裂尖拘束考慮，建立了極端服役環(huán)境下關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的蠕變擴(kuò)展裂紋壽命評(píng)價(jià)方法[7]。GARUD等人對(duì)核反應(yīng)
西安科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2021年1期2021-03-02
- 輪胎胎圈橡膠裂紋擴(kuò)展方向的Jmax法的判定
)。2.2 不同裂尖角模型裂紋擴(kuò)展方向的Jmax法判定將圖1裂尖所在的五面體單元的角稱為裂尖單元角,模型的裂尖單元角大小均勻,因此可以利用裂尖單元角的大小來表明模型裂尖處網(wǎng)格的疏密,圖2(a)模型方框內(nèi)的裂尖單元角A1=45°,依次增大模型裂尖處網(wǎng)格密度,對(duì)應(yīng)(b)、(c)模型裂尖單元角分別為A2=30°、A3=22.5°;同樣(d)模型方框內(nèi)的裂尖單元角為B1=32.72°,依次增大模型裂尖處網(wǎng)格密度,對(duì)應(yīng)(e)、(f)模型裂尖單元角分別為B2=24°、
- 光滑擴(kuò)展有限元方法及其特點(diǎn)研究
易不收斂，必須對(duì)裂尖網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化加密處理。另外，在裂紋擴(kuò)展計(jì)算中，裂紋必須沿著已有的網(wǎng)格邊線進(jìn)行擴(kuò)展，每一步的擴(kuò)展都需要進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu)，增加了計(jì)算的負(fù)擔(dān)。所以，為了降低對(duì)網(wǎng)格的依賴性，引入了放寬網(wǎng)格負(fù)擔(dān)的離散化技術(shù)，擴(kuò)展有限元法XFEM[1-6]應(yīng)運(yùn)而生。XFEM基于單元分解法PUM[7,8]，通過在位移場的基礎(chǔ)上添加擴(kuò)充函數(shù)來反映裂尖區(qū)域的不連續(xù)性。XFEM的不連續(xù)界面獨(dú)立于網(wǎng)格，可以沿著任意角度擴(kuò)展且無需網(wǎng)格加密和重構(gòu)，有效彌補(bǔ)了常規(guī)有限元法在處理斷裂力
計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào) 2020年5期2020-10-27
- 帶裂紋功能梯度材料薄板SIFs分析的廣義參數(shù)Williams單元
全性，需深入研究裂尖斷裂力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，而應(yīng)力強(qiáng)度因子(stress intensity factors，SIFs)作為結(jié)構(gòu)斷裂分析的重要參數(shù)之一，表征了裂尖應(yīng)力-應(yīng)變場的強(qiáng)弱程度，對(duì)深入研究帶裂紋FGM結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理及提高結(jié)構(gòu)的安全性具有重要意義.近年來，眾多學(xué)者圍繞帶裂紋FGM結(jié)構(gòu)中裂尖SIFs問題進(jìn)行了大量研究.Guo等[2-3]建立了分段指數(shù)模型(PE模型)，通過求解奇異積分方程組，研究了功能梯度分層結(jié)構(gòu)中穿越界面任意方向的裂紋，發(fā)現(xiàn)其夾角對(duì)混
- 焊接結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展分析的無網(wǎng)格和水平集耦合方法
何形狀進(jìn)行描述及裂尖位置進(jìn)行定位。在無網(wǎng)格法的近似函數(shù)中增加了裂尖處的Westergard擴(kuò)展項(xiàng)和跳躍函數(shù)Heaviside[17]，使計(jì)算點(diǎn)不受裂紋隔離影響，裂紋擴(kuò)展時(shí)只需更新水平集函數(shù)，避免了無網(wǎng)格法計(jì)算每一步裂紋擴(kuò)展時(shí)都需要在裂尖位置進(jìn)行節(jié)點(diǎn)加密和人為增加的不連續(xù)項(xiàng)，保證了剛度矩陣的帶狀和稀疏，并且節(jié)點(diǎn)劃分只在裂尖部分的帶狀區(qū)域，既保證了計(jì)算精度又提高了計(jì)算效率。最后，本文以焊接節(jié)點(diǎn)為環(huán)狀形式截面且存在初始焊接裂紋為研究對(duì)象，編制了基于極坐標(biāo)的無網(wǎng)格
建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2020年5期2020-10-19
- 靜態(tài)漸近解在動(dòng)態(tài)斷裂問題中的適用性分析
各不相同，邊界對(duì)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場的影響也不能一概而論。本文基于分離式Hopkinson拉桿(split-Hopkinson tension bar)實(shí)驗(yàn)裝置，提出一種改進(jìn)的緊湊拉伸剪切(compact tension shear specimen loaded,MCTS)試樣，用于II型動(dòng)態(tài)斷裂測試[17]。本文采用有限元軟件ABAQUS對(duì)改進(jìn)的緊湊拉伸剪切試樣在I型與II型載荷工況下進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過分析試樣裂尖應(yīng)變場與漸近解的差異來討論靜態(tài)漸近解在動(dòng)態(tài)
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年6期2020-07-27
- 曲線裂紋裂尖SIFs 等效分析的 廣義參數(shù)Williams 單元確定方法
裂紋在擴(kuò)展過程中裂尖合力方向可能發(fā)生變化，導(dǎo)致擴(kuò)展角變化，即使初始裂紋為直線型，絕大部分經(jīng)擴(kuò)展后的裂紋最終都以曲線的型式存在，因而曲線裂紋更符合實(shí)際工程。曲線裂紋具有非線性裂紋邊界條件，與直線裂紋的線性裂紋邊界條件相比，其求解難度更高。因而，研究曲線裂紋的相關(guān)斷裂參數(shù)及開裂機(jī)理意義大、難度高。SIFs 作為表征裂尖附近應(yīng)力-應(yīng)變場強(qiáng)弱程度的重要參量，是目前裂紋問題的重點(diǎn)研究對(duì)象。近年來，國內(nèi)外多個(gè)課題組對(duì)曲線裂紋裂尖SIFs 開展了研究，其分析方法主要?dú)w納
工程力學(xué) 2020年6期2020-06-01
- 交叉裂紋各裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子同時(shí)快速求解的Williams單元
統(tǒng)的有限元法計(jì)算裂尖SIFs時(shí)需在裂尖人為確定奇異區(qū)尺寸，然后利用線性外推獲得裂尖SIFs，然而多條裂紋交叉使得裂尖SIFs不再相互獨(dú)立，將受各裂尖奇異區(qū)尺寸和間距等因素影響，很難同時(shí)快速準(zhǔn)確獲得各裂尖SIFs。因此，建立能夠同時(shí)快速準(zhǔn)確求解裂尖具有相關(guān)性的交叉裂紋各裂尖SIFs的算法，對(duì)含交叉裂紋結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)具有重要意義。外荷載作用下交叉裂紋受力較為復(fù)雜，目前主要采用數(shù)值算法進(jìn)行模擬。章青等[1]提出了廣義擴(kuò)展有限元法，并基于此方法研究了交叉裂紋裂尖SI
- 氧化膜對(duì)不同時(shí)期應(yīng)力腐蝕裂尖力學(xué)場的影響
1-2]，它是由裂尖局部區(qū)域力學(xué)、腐蝕環(huán)境和材料共同作用下的裂紋緩慢擴(kuò)展過程[3]。核電結(jié)構(gòu)材料不銹鋼的表面形成一層致密的氧化膜，其主要成分為Cr2O3[4-5]，美國GE公司Ford和Andresen提出的氧化膜破裂理論是目前結(jié)構(gòu)材料SCC擴(kuò)展速率預(yù)測中最重要模型之一，被稱為F-A模型[6]。該模型指出，SCC擴(kuò)展過程是在裂尖力學(xué)、腐蝕環(huán)境和材料共同作用下氧化膜破裂-裂尖電化學(xué)陽極反應(yīng)-氧化膜形成的一個(gè)反復(fù)過程，該模型能夠描述裂紋萌生-小裂紋擴(kuò)展-裂紋加
焊接 2020年12期2020-03-01
- 基于DIC法的混凝土三點(diǎn)彎曲梁斷裂性能試驗(yàn)研究
作而成。并在預(yù)制裂尖一側(cè)制作成15°尖角，鋼板在混凝土澆筑4 h后拔出，所有試件24 h后拆模，并覆蓋濕布在室溫養(yǎng)護(hù)28 d。1.2 試驗(yàn)裝置試驗(yàn)由電子萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)混凝土三點(diǎn)彎曲梁試件進(jìn)行加載，加載速率為0.05 mm/min，如圖1所示。同時(shí)，在試件底面和裂尖處布置兩個(gè)夾式引伸計(jì)分別測試裂縫張口位移CMOD和裂尖張口位移CTOD。固定下部引伸計(jì)的楔形墊塊厚度h0為3 mm，固定裂尖張口位移計(jì)的菱形鋼塊厚10 mm，試驗(yàn)裝置如圖2所示。通過兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)對(duì)預(yù)
人民長江 2019年10期2019-11-15
- 半剛性基層瀝青路面多裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子分析
]利用有限元法(裂尖采用奇異單元)分析了交通荷載位置、裂紋長度和裂紋間距等對(duì)瀝青路面表面裂紋和反射裂紋裂尖SIF的影響。胡雅琴[2]利用邊界配置法計(jì)算了反射裂紋裂尖SIF，進(jìn)而揭示了半剛性基層瀝青路面反射裂紋的開裂機(jī)理。羅輝等[3]利用無網(wǎng)格伽遼金-有限元耦合方法分析了水平荷載、結(jié)構(gòu)參數(shù)等對(duì)表面裂紋裂尖SIF和疲勞擴(kuò)展的影響。張震韜等[4]將擴(kuò)展有限元法引入了表面裂紋裂尖SIF和裂紋擴(kuò)展分析。Ceylan等[5]開發(fā)了能表征空間特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來模擬計(jì)算
福建質(zhì)量管理 2019年15期2019-08-19
- 高溫水中應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理及擴(kuò)展模型
；詳細(xì)介紹了基于裂尖形變/氧化耦合機(jī)制發(fā)展的高溫水中SCC裂紋擴(kuò)展速率理論模型，將其應(yīng)用于典型體系，得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場數(shù)據(jù)相吻合。2 核電材料在高溫水中的應(yīng)力腐蝕開裂水冷堆核電站核島內(nèi)與高溫水接觸的構(gòu)件常使用耐蝕合金或者表面堆覆耐蝕合金，其中奧氏體不銹鋼和鎳基合金使用廣泛。已有壓水堆核電站鎳基合金[6-8， 16-26]與奧氏體不銹鋼構(gòu)件[9， 10， 27]出現(xiàn)的SCC事例及其相關(guān)的研究結(jié)果不少報(bào)道。壓水堆核電站中與一回路水接觸的鎳基合金構(gòu)件主要有
中國材料進(jìn)展 2019年7期2019-08-16
- 金屬材料疲勞短裂紋擴(kuò)展研究綜述
斷裂觀點(diǎn)認(rèn)為：當(dāng)裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子ΔK(1) 短裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子門檻值不同于長裂紋,通常比其低。當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子值相同時(shí)，短裂紋擴(kuò)展更快且以較高的速率起始。(2) 在等幅載荷作用下，短裂紋起始擴(kuò)展速率較高，隨著裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，擴(kuò)展速率下降。然后根據(jù)所加載荷的大小，或形成非擴(kuò)展裂紋，或隨著裂紋長度的增加，其擴(kuò)展速率上升直到長裂紋范圍的獨(dú)特“V”型擴(kuò)展規(guī)律。(3) 由于短裂紋發(fā)生在晶粒尺寸級(jí)，所以材料的微觀結(jié)構(gòu)，晶界的取向，缺口及裂尖塑性區(qū)的影響，使得材料的各
航空工程進(jìn)展 2019年2期2019-05-07
- 水平井多裂紋同步擴(kuò)展的偏折分析
用。特別是裂紋的裂尖位置，這里的應(yīng)力值比其他地方的高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，當(dāng)今對(duì)于裂紋的主流研究是考慮如何防止材料及構(gòu)配件產(chǎn)生裂縫，或者對(duì)開裂的構(gòu)件采取止裂措施以保證結(jié)構(gòu)的安全性。然而最近幾年隨著越來越多的頁巖氣、頁巖油和地?zé)崮艿鹊叵沦Y源獲得了廣泛的關(guān)注[1]，人們開始尋求一種合適可控的方法能在地下巖層中制造出更多的裂縫來提取資源。在油氣工程中，為了提高非常規(guī)油氣井的產(chǎn)能所經(jīng)常使用的技術(shù)是水力壓裂技術(shù)。它通過在預(yù)先布置好的井管內(nèi)注入壓裂液，使壓裂液進(jìn)一步壓
北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2019年1期2019-01-30
- 基于顯微網(wǎng)格法/數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的疲勞裂紋尖端變形場
載后，含裂紋構(gòu)件裂尖微區(qū)成為各種損傷匯聚與應(yīng)力應(yīng)變不協(xié)調(diào)的焦點(diǎn)，顯著影響后續(xù)的疲勞裂紋擴(kuò)展行為[1-2]。因此，精確測量裂尖微區(qū)變形場對(duì)于研究過載效應(yīng)以及開展損傷容限設(shè)計(jì)等具有重要的實(shí)際意義[3]。顯微網(wǎng)格法作為近二十年發(fā)展起來的一種微區(qū)應(yīng)變測試方法[4]，通過記錄加載前后網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置計(jì)算變形場，具有測試對(duì)象范圍廣、環(huán)境要求低等突出優(yōu)點(diǎn)，目前已獲得了廣泛應(yīng)用。例如：Takeda[5]等人通過人工方法制備顯微網(wǎng)格，測量了拉伸載荷下碳纖維材料裂尖橫向位移場。
材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào) 2018年5期2018-11-02
- 幾何拘束對(duì)鎳基合金裂紋擴(kuò)展速率影響的有限元分析
即使是同種材料，裂尖拘束效應(yīng)對(duì)構(gòu)件的CGR也有很大影響。通常將裂紋尺寸、試樣或結(jié)構(gòu)幾何與加載方式等引起的拘束效應(yīng)稱為幾何拘束，幾何拘束可進(jìn)一步分為面外拘束和面內(nèi)拘束[3]。目前的研究主要針對(duì)裂尖拘束效應(yīng)對(duì)材料與結(jié)構(gòu)斷裂行為的影響[4]、拘束參數(shù)的定量化表征[5-7]、復(fù)合拘束效應(yīng)對(duì)高溫蠕變裂紋CGR的影響規(guī)律和機(jī)理[8-10]，關(guān)于幾何拘束效應(yīng)對(duì)SCC裂紋擴(kuò)展速率影響的研究還較少，究其原因，是由于應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的影響因素眾多，要從試驗(yàn)中單獨(dú)剝離出幾何拘束
腐蝕與防護(hù) 2018年9期2018-10-16
- HTPB黏彈性微裂紋偏折擴(kuò)展損傷本構(gòu)模型
形等細(xì)觀損傷視為裂尖失效區(qū)的演化變形。進(jìn)一步，在Abdel-Tawab宏觀本構(gòu)方程的基礎(chǔ)上，考慮微裂紋偏折擴(kuò)展的情形，建立了一個(gè)能夠反映材料損傷的應(yīng)變率和溫度依賴性，以及各向異性損傷特征的黏彈性本構(gòu)模型。1 宏觀黏彈性損傷本構(gòu)方程Abdel-Tawab和Weltsman[16]基于不可逆熱力學(xué)和疊加原理，假定損傷對(duì)材料柔量的平衡和瞬態(tài)部分具有相同的影響，推導(dǎo)出了如式(1)的本構(gòu)方程。(1)式(1)表明，可以通過有效應(yīng)力來考慮損傷的影響，但應(yīng)用的關(guān)鍵在于確定
航空學(xué)報(bào) 2018年9期2018-09-29
- 低周疲勞下考慮累積塑性應(yīng)變的裂紋板裂紋閉合效應(yīng)研究
素，且裂紋閉合與裂尖塑性變形有著密切聯(lián)系，探討考慮裂尖累積塑性應(yīng)變的演化對(duì)低周疲勞下裂紋閉合效應(yīng)復(fù)雜機(jī)理的研究以及裂紋擴(kuò)展規(guī)律探討顯得十分有意義.斷裂面的相互作用導(dǎo)致了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度下降和疲勞壽命的增加，Elber[1]在斷裂力學(xué)參數(shù)方面討論了這一概念，對(duì)與疲勞裂紋閉合相關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行了大量的研究工作.目前提出的閉合機(jī)理有塑性區(qū)誘發(fā)的閉合效應(yīng)(PICC)、氧化物誘發(fā)的閉合效應(yīng)(OICC)、裂紋表面粗糙度誘發(fā)的閉合效應(yīng)(RICC)等.但大量的研究表明，塑
大連理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年4期2018-07-23
- 橋梁結(jié)構(gòu)鋼裂紋塑性區(qū)的研究及應(yīng)用
研究的主要內(nèi)容,裂尖局部延性屈服形成裂尖塑性區(qū),塑性區(qū)的尺寸(pz)和形狀控制著裂尖的結(jié)構(gòu)特性.近年來許多最先進(jìn)的試驗(yàn)技術(shù),如電子背散射衍射[3-4]、原子力顯微鏡[5-6]、圖像數(shù)字識(shí)別相關(guān)分析[5]、電子顯微鏡[6]和X射線斷層攝影[7-8]等技術(shù)用于疲勞塑性區(qū)的研究.在裂紋擴(kuò)展過程中裂尖塑性區(qū)尺寸和形狀對(duì)疲勞裂紋有著極其重要的作用.陳景杰等[9]提出了一種基于裂紋最大張口位移變化量確定裂尖逆向塑性區(qū)尺寸的簡便方法.趙均海等[10]根據(jù)雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論
西南交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年4期2018-07-12
- 單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板I型裂紋尖端應(yīng)力場的有限元分析
定了各向異性材料裂尖應(yīng)力場的強(qiáng)度。各向異性與各向同性的不同在于裂紋不一定沿其初始方向自相似擴(kuò)展。國內(nèi)學(xué)者邵卓平[2]在2012年研究了木材的裂尖應(yīng)力場，預(yù)測木材的裂紋將沿著順紋方向擴(kuò)展。Gregory等[3]研究了各向異性和雙軸向遠(yuǎn)場載荷對(duì)單向離軸復(fù)合材料裂紋擴(kuò)展方向的影響，分別采用正應(yīng)力比理論、應(yīng)力多項(xiàng)式理論和應(yīng)變能密度理論分析了裂紋尖端應(yīng)力場和裂紋擴(kuò)展方向，理論上預(yù)測裂紋擴(kuò)展方向與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，得出正應(yīng)力比準(zhǔn)則能正確預(yù)測裂紋擴(kuò)展方向。張少琴等[4-
西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年3期2018-06-25
- 冷加工對(duì)316L不銹鋼裂尖力學(xué)特性的影響
工程度下，微裂紋裂尖力學(xué)狀態(tài)具有重要的實(shí)際意義。為了解冷加工316L不銹鋼裂尖力學(xué)狀態(tài)，利用ABAQUS仿真軟件，對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場進(jìn)行分析，以期獲得冷加工對(duì)316L不銹鋼應(yīng)力腐蝕裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場的影響規(guī)律。1 有限元建模1.1 幾何模型以緊湊拉伸試樣(1T-CT)為研究對(duì)象，試樣幾何尺寸和實(shí)驗(yàn)過程符合ASTME399-90標(biāo)準(zhǔn)[22]，試樣的幾何尺寸如圖1所示，其中W=50 mm，a=25 mm，c=2 mm.在有限元模擬計(jì)算過程中，取應(yīng)力強(qiáng)
西安科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年3期2018-05-31
- 安全端焊接殘余應(yīng)力對(duì)裂紋尖端力學(xué)參量的影響
勻性影響的SCC裂尖應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了分析，認(rèn)為材料失配會(huì)導(dǎo)致其中裂尖局部應(yīng)力和塑性應(yīng)變的變化[17]；另外侯娟等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，異種金屬焊接接頭中焊接界面可能導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展速率和方向的改變[18]，可知力學(xué)性能不均勻性對(duì)于焊件中的裂紋有很大影響。有限元(FEM)軟件作為一種數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)工具，現(xiàn)已被學(xué)術(shù)界廣為接受[19]。文中利用ABAQUS有限元軟件模擬核電反應(yīng)堆一回路壓力容器安全端焊接接頭裂紋裂尖力學(xué)場，研究壓力容器安全端異種金屬焊接結(jié)構(gòu)中焊接殘余應(yīng)力對(duì)擴(kuò)展裂
西安科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年3期2018-05-31
- 含裂隙類巖石注漿加固后破壞試驗(yàn)研究
漿，分析加固前后裂尖位置的應(yīng)變場，揭示加固后多裂隙試樣的破壞機(jī)理。研究結(jié)果表明：加固前后的裂紋萌生位置相同，未注漿試樣的起裂角與原裂紋面垂直，注漿后的試樣裂縫由起裂位置豎直向上下貫通整個(gè)試樣，類似于完整試樣的單軸壓縮破壞，注漿加固能夠?qū)?span id="j5i0abt0b" class="hl">裂尖的應(yīng)力集中有效抑制，同時(shí)增強(qiáng)試樣的完整性。未注漿的單裂隙試樣裂尖最大主應(yīng)變?cè)谶_(dá)到臨界時(shí)出現(xiàn)首條裂縫，隨后會(huì)發(fā)生應(yīng)力重分布，注漿加固后，主應(yīng)變?cè)鲩L均勻，破壞是由于裂隙充填物與類巖石材料之間的變形不平衡引起的。未注漿的雙裂隙
- 單晶γ-TiAl合金疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)制的原子模擬
遠(yuǎn)離尖端，預(yù)示著裂尖原子狀態(tài)由有序到無序轉(zhuǎn)變，應(yīng)力感應(yīng)變化呈現(xiàn)非線性關(guān)系，裂尖原子狀態(tài)如圖5(b)所示(以4個(gè)單位厚度面截取得到剖面圖)，內(nèi)部裂紋尖端面原子鍵陸續(xù)斷裂，晶格出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，裂紋尖端馳豫并伴隨有鈍化，裂紋擴(kuò)展停滯。該行為被認(rèn)為是原子間相互作用的非線性結(jié)果[16]，如圖4(Stage 1放大部分)所示。晶格的不連續(xù)性呈現(xiàn)出裂紋陷阱效應(yīng)[17],當(dāng)內(nèi)部裂紋尖端鈍化時(shí)，其擴(kuò)展進(jìn)一步受阻而停滯，此時(shí)裂紋進(jìn)入裂紋陷阱區(qū)域，裂紋陷阱能夠保持裂紋穩(wěn)定并阻止
航空材料學(xué)報(bào) 2018年1期2018-02-05
- 瞬態(tài)熱載荷下熱障涂層系統(tǒng)界面斷裂研究
度載荷下界面裂紋裂尖能量釋放率，考察了材料和物理參數(shù)對(duì)涂層界面斷裂的影響規(guī)律。1 瞬態(tài)熱載荷下的熱障涂層界面斷裂1.1 瞬態(tài)熱載荷下膜基系統(tǒng)界面裂紋擴(kuò)展問題對(duì)于含靜態(tài)界面裂紋的雙彈性層模型，裂尖能量釋放率取決于涂層系統(tǒng)中彈性能的變化。假設(shè)冷卻過程中，涂層與基底間界面的溫度與基底溫度一致，則在圖1所示的坐標(biāo)系下涂層內(nèi)溫度分布為(1)式中T(y)為涂層內(nèi)溫度；Tsurface、Tsubstrate分別為涂層上表面和基底溫度；y為與涂層上表面的距離；h2為涂層厚
固體火箭技術(shù) 2017年6期2018-01-11
- 基于構(gòu)型力斷裂準(zhǔn)則的裂紋與夾雜干涉問題1)
該準(zhǔn)則不需要定義裂尖的斷裂進(jìn)行區(qū)rc，即圓形損傷核，因而可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測裂紋起裂；該準(zhǔn)則可同時(shí)判斷起裂條件和預(yù)測裂紋擴(kuò)展方向.基于構(gòu)型力斷裂準(zhǔn)則的裂紋擴(kuò)展模擬算法，其流程如圖2所示.首先建立含有裂紋的幾何模型，劃分網(wǎng)格，對(duì)其單元屬性和材料屬性進(jìn)行設(shè)置.然后設(shè)置邊界條件，包括力邊界條件和位移邊界條件.計(jì)算求解得出Eshelby構(gòu)型力在裂紋尖端局部坐標(biāo)系下的兩個(gè)分量，根據(jù)兩個(gè)分量確定Eshelby構(gòu)型力合力矢量的大小，并將其與構(gòu)型力臨界值Gc進(jìn)行比較，判斷裂
力學(xué)學(xué)報(bào) 2017年6期2017-12-18
- 曲軸軸承座裂解槽參數(shù)對(duì)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場的影響
承座裂解槽參數(shù)對(duì)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場的影響楊丹1， 寇淑清2(1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)， 吉林 長春 130118； 2. 吉林大學(xué)輥鍛研究所， 吉林 長春 130022)裂解技術(shù)的核心問題是人為構(gòu)造缺口，在缺口處形成應(yīng)力集中，產(chǎn)生初始裂紋源，裂紋擴(kuò)展直至最終斷裂。本研究以某轎車曲軸軸承座為研究對(duì)象，利用解理斷裂正應(yīng)力判據(jù)作為理論依據(jù)，運(yùn)用斷裂力學(xué)軟件Abaqus模擬分析了不同缺口參數(shù)下，裂解前裂尖處的應(yīng)力應(yīng)變場。通過模擬分析，研究裂解缺口參數(shù)對(duì)解理斷裂判據(jù)中各參量值
車用發(fā)動(dòng)機(jī) 2017年4期2017-09-03
- 多層氧化膜應(yīng)力腐蝕開裂裂尖的微觀力學(xué)特性
化膜應(yīng)力腐蝕開裂裂尖的微觀力學(xué)特性高富國,薛 河,王耀宇,張 昭,李永強(qiáng)(西安科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安 710054)以氧化膜破裂理論和光電化學(xué)法的研究結(jié)論為基礎(chǔ)，利用有限元分析方法對(duì)高溫水環(huán)境中316不銹鋼表面多層氧化膜應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)裂紋尖端微觀力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：裂紋尖端區(qū)域的高應(yīng)力應(yīng)變區(qū)主要集中在氧化膜的Fe3O4層中；多層氧化膜中不同材料層的交界處均出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變的突變；多層氧化膜中Cr2O3層和鎳富集層的高應(yīng)力是促使氧化膜強(qiáng)度
腐蝕與防護(hù) 2017年8期2017-08-16
- 基于XFEM研究含顆粒夾雜材料的疲勞裂紋行為
形式計(jì)算了夾雜對(duì)裂尖能量釋放率的影響，但他們沒有使用裂尖擴(kuò)充函數(shù)，而是通過調(diào)整裂尖處的網(wǎng)格來提高精度，其優(yōu)點(diǎn)是求解不依賴于裂尖應(yīng)力場的形式，缺點(diǎn)是需要對(duì)裂尖處的網(wǎng)格作特殊處理；Natarajan[15]使用擴(kuò)展有限元法計(jì)算了裂尖前方的圓形夾雜對(duì)裂尖能量釋放率的影響，但沒有對(duì)受夾雜影響之后的裂紋擴(kuò)展路徑進(jìn)行分析。雖然很多學(xué)者[7-8，14]模擬了裂紋受夾雜影響下的擴(kuò)展路徑分析，但沒有考慮裂紋刺入夾雜的情況，而實(shí)際上如果夾雜的剛度小于母材，或者夾雜的材料雖然剛
固體火箭技術(shù) 2016年4期2016-11-03
- 核電關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料應(yīng)力腐蝕裂 紋裂尖微觀力學(xué)特性分析*
材料應(yīng)力腐蝕裂紋裂尖微觀力學(xué)特性分析*李永強(qiáng)，薛河(西安科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710054)為研究核電關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在服役過程中不同裂尖形貌的應(yīng)力腐蝕開裂裂尖的微觀力學(xué)狀態(tài)。根據(jù)氧化膜破裂理論，以具有較好的高溫耐腐蝕性的核電關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料奧氏體不銹鋼304L為實(shí)驗(yàn)材料，以影響核電關(guān)鍵結(jié)構(gòu)破壞和失效的主要形式之一的應(yīng)力腐蝕開裂為研究對(duì)象，根據(jù)ATEM技術(shù)得到微觀尺度下的裂紋裂尖形貌和結(jié)構(gòu)特征，利用有限元分析方法對(duì)其含氧化膜SCC裂紋尖端微觀力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行
西安科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2016年3期2016-09-06
- 基于有限元理論的含裂紋結(jié)構(gòu)1/4奇異單元計(jì)算分析
速。為了解決由于裂尖應(yīng)力應(yīng)變r(jià)－1/2的奇異性造成的計(jì)算不準(zhǔn)確的問題，誕生了斷裂分析的特殊單元，該類單元通常自身應(yīng)變場具備奇異性，其中以傳統(tǒng)的1/4節(jié)點(diǎn)奇異單元最具代表性，它已發(fā)展出二維的8節(jié)點(diǎn)四邊形奇異單元、6節(jié)點(diǎn)三角形奇異單元和三維的12節(jié)點(diǎn)四面體單元、20節(jié)點(diǎn)六面體單元。GRAY［1］對(duì)奇異單元進(jìn)行了改進(jìn)，在形函數(shù)中加入三次項(xiàng)，該形函數(shù)使單元位移在裂尖遠(yuǎn)場具有線性而在裂尖依舊保持奇異性，改進(jìn)的奇異單元比普通奇異單元具備更高的精度。然而奇異單元依舊存在
山西建筑 2016年17期2016-07-20
- 單晶γ-TiAl合金中裂紋沿[111]晶向擴(kuò)展的分子動(dòng)力學(xué)研究*
過程，最終分析了裂尖原子組態(tài)變化、微裂紋擴(kuò)展路徑以及應(yīng)力-應(yīng)變情況。研究表明，該晶向的微裂紋不是沿直線擴(kuò)展，而是啟裂時(shí)裂尖發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出明顯的取向效應(yīng)；微裂紋以裂尖發(fā)射滑移位錯(cuò)以及裂尖上形成孿晶的方式進(jìn)行擴(kuò)展；受邊界的影響，微裂紋擴(kuò)展到一定階段會(huì)在邊界位錯(cuò)堆積處萌生子裂紋，且擴(kuò)展機(jī)制與主裂紋類似；在兩個(gè)裂紋尖端發(fā)射滑移位錯(cuò)的相互作用下，在主裂尖前端再次萌生子裂紋，最終主、子裂紋相連導(dǎo)致斷裂；微裂紋擴(kuò)展過程中的應(yīng)力分布主要集中于裂尖和擴(kuò)展過程中形成的孿晶面
功能材料 2016年2期2016-05-17
- 基于擴(kuò)展有限元的多裂紋擴(kuò)展分析
計(jì)算規(guī)模，改進(jìn)了裂尖單元的判斷準(zhǔn)則，借助商業(yè)軟件Tecplot軟件實(shí)現(xiàn)了裂紋擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)顯示功能。使用交互積分法計(jì)算混合模式下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，用最大周向拉應(yīng)力準(zhǔn)則判斷裂紋擴(kuò)展方向。探討了網(wǎng)格密度和積分域尺寸對(duì)方法的影響，數(shù)值算例表明擴(kuò)展有限元方法能夠模擬任意形狀的裂紋，并且能夠反映多裂紋擴(kuò)展的規(guī)律。關(guān)鍵詞:ABAQUS;裂尖;疲勞裂紋擴(kuò)展;有限元;流程圖;矩陣代數(shù);剛度矩陣;應(yīng)力強(qiáng)度因子;交互積分;水平集法;擴(kuò)展有限元法研究疲勞載荷下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律對(duì)于結(jié)構(gòu)安
西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2015年2期2016-01-19
- 材料模型對(duì)裂紋尖端力學(xué)特性的影響
的本構(gòu)關(guān)系模型對(duì)裂尖力學(xué)場的影響.結(jié)果表明：材料模型的變化對(duì)裂紋尖端的塑性區(qū)大小以及應(yīng)力應(yīng)變場影響較大.該研究成果為準(zhǔn)確預(yù)測核電關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展速率提供理論依據(jù).關(guān)鍵詞：材料模型； 裂紋； 304不銹鋼； 塑性區(qū)； 應(yīng)力應(yīng)變場0引言核電作為一種可持續(xù)供應(yīng)的清潔能源，是我國能源的重要組成部分，核電發(fā)展最重要的前提始終是核電運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，核電站關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料在高溫高壓水和輻照環(huán)境下長期服役的可靠性和穩(wěn)定性是影響核電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要因素.我國目前
陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2015年5期2015-12-29
- 斷裂參數(shù)的數(shù)值計(jì)算方法分析
在有限元分析中，裂尖前面的單元里積分點(diǎn)上的應(yīng)力值以及其對(duì)應(yīng)的積分點(diǎn)坐標(biāo)值是很容易就可以直接讀出的。雖然無法用數(shù)值方法直接計(jì)算裂尖處的應(yīng)力強(qiáng)度因子，可是裂尖前端那些非奇異的應(yīng)力值卻是可知的。對(duì)于每一個(gè)ri（距離裂紋尖端的極半徑）大于零都有一個(gè)非奇的應(yīng)力值σyi和對(duì)應(yīng)的KIi：KIi=σyi，然后可以構(gòu)造數(shù)據(jù)對(duì)（ri,KI）i，用最小二乘法擬合數(shù)據(jù)點(diǎn)。在這里假定了兩者之間線性關(guān)系為：上式中的N 是外推法所采用的數(shù)據(jù)對(duì)象，其截距的物理意義就是所要計(jì)算的應(yīng)力強(qiáng)度因
安徽建筑 2015年4期2015-11-26
- 基于能量釋放率的Ⅱ型裂紋開裂分析
-積分的關(guān)系。當(dāng)裂尖奇異應(yīng)力場的應(yīng)力集中達(dá)到一定程度時(shí)，即達(dá)到臨界條件時(shí)，該應(yīng)力場所在的邊界將開裂，通過邊界移動(dòng)的能量釋放率的分析定量地給出了邊界分叉開裂能量釋放率數(shù)學(xué)表征及邊界開裂的極限臨界載荷。斷裂韌性；Ji-積分； 裂紋分叉； 應(yīng)力強(qiáng)度因子； 臨界載荷裂紋折裂和分叉問題的研究起源于裂紋高速動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，后來發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展速度較低時(shí)也有裂紋分叉的現(xiàn)象，也有實(shí)驗(yàn)表明裂紋的準(zhǔn)靜態(tài)擴(kuò)展也有分叉問題。裂紋擴(kuò)展過程非常復(fù)雜，預(yù)測裂紋擴(kuò)展方向仍然存在很大的挑戰(zhàn)性，部分是由于
石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào) 2015年5期2015-11-24
- 無限域橫觀各向同性巖體介質(zhì)中折線裂紋邊界元方法
要任務(wù)是精確計(jì)算裂尖處的應(yīng)力強(qiáng)度因子。對(duì)于巖體材料，不論裂紋賦存于巖體內(nèi)部還是局部表面，其本質(zhì)上是三維的，其解析解難以得到，需要借助于數(shù)值方法。三維裂紋問題一直倍受學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注和重視，人們利用有限元方法[1]、邊界元方法[2]、基金資助：法[3]等研究了裂紋面光滑的三維裂紋問題的應(yīng)力強(qiáng)度因子。巖體材料在力學(xué)特性上往往呈現(xiàn)為各向異性。由于巖體材料的各向異性，往往造成裂紋在擴(kuò)展過程中裂紋面背離原來的平面，即裂紋面往往不是沿直線擴(kuò)展，從而導(dǎo)致擴(kuò)展后的裂紋
巖土力學(xué) 2015年3期2015-02-13
- 沖擊載荷作用下巖石動(dòng)態(tài)斷裂試驗(yàn)研究
結(jié)果分析3.1 裂尖尖端的擴(kuò)展過程通過對(duì)高速相機(jī)采集的巖石動(dòng)態(tài)斷裂試驗(yàn)散斑圖像進(jìn)行分析，研究沖擊載荷作用下巖石試件裂紋擴(kuò)展速度和距離的變化規(guī)律。圖6給出了預(yù)制裂紋長度為10、15、20 mm的試件裂紋擴(kuò)展距離與裂紋擴(kuò)展速度的演化曲線，圖中橫坐標(biāo)表示時(shí)間，左側(cè)縱坐標(biāo)表示裂紋擴(kuò)展速度，右側(cè)縱坐標(biāo)表示裂紋擴(kuò)展距離。由圖可知，裂紋擴(kuò)展距離曲線近似線性，而裂紋擴(kuò)展速度則體現(xiàn)為波動(dòng)增加的趨勢，分析認(rèn)為，由于落錘與巖石試件接觸過程中產(chǎn)生波的入射和反射，因而施加在巖石試件
巖土力學(xué) 2015年4期2015-02-13
- 鋼桁架橋斜拉桿螺栓裂紋尖端三維應(yīng)力場研究
獨(dú)進(jìn)行了更密的含裂尖奇異單元的精細(xì)劃分.2 裂紋尖端三維應(yīng)力分布對(duì)上文所建模型取不同裂紋長度施加同樣的工作荷載進(jìn)行靜力計(jì)算，得到裂紋擴(kuò)展過程中裂尖三維應(yīng)力分布.圖3 為裂紋長度（不含螺栓孔徑）a分別為7和49mm 時(shí)的最大主拉應(yīng)力S1的應(yīng)力云圖，圖右側(cè)為螺栓孔邊緣.圖中顯示裂紋擴(kuò)展區(qū)存在較明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；開裂面周圍一定范圍內(nèi)應(yīng)力釋放，已經(jīng)不再承擔(dān)桿件所受的主拉應(yīng)力，而轉(zhuǎn)為受壓狀態(tài)，此部分區(qū)域已產(chǎn)生截面抗力失效.隨著裂紋長度的增加，應(yīng)力集中范圍擴(kuò)大，裂紋
- 鎳基合金超聲疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測研究
，采用位移法求解裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子，最終建立裂紋擴(kuò)展模型。近年來，Sch?nbauer等[4］針對(duì)多種材料的裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了深入分析。實(shí)際上，由于超聲疲勞試驗(yàn)中振動(dòng)頻率高、變形速度大，使得試樣裂紋尖端處內(nèi)摩擦導(dǎo)致的生熱加劇，顯著的裂尖溫升現(xiàn)象始終伴隨超聲疲勞裂紋擴(kuò)展過程，該溫度分布不同于常規(guī)疲勞試驗(yàn)的外載均勻加熱，而是呈現(xiàn)以裂尖為中心的梯度分布，在裂尖處會(huì)引起很大的應(yīng)力集中。超聲高頻加載條件下，高頻載荷與顯著的溫度變化，都會(huì)影響疲勞試樣的裂紋擴(kuò)展機(jī)制。目前
材料工程 2014年3期2014-12-01
- 基于XFEM的主次裂紋間應(yīng)力強(qiáng)度因子相互作用
［9］提出的新型裂尖改進(jìn)函數(shù)，計(jì)算分析次裂紋的位置及長度對(duì)主裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。改進(jìn)的裂尖改進(jìn)函數(shù)在保留了裂紋尖端場的應(yīng)力奇異性和裂紋上、下表面位移不連續(xù)性的基礎(chǔ)上，減少了裂尖改進(jìn)單元的附加自由度。1 Reduced XFEM的位移模式簡介式中:x——考察點(diǎn)的坐標(biāo);I——求解域中所有結(jié)點(diǎn)的集合;——被裂紋完全貫穿的單元結(jié)點(diǎn)集合;——裂尖改進(jìn)結(jié)點(diǎn)集合;Ni(x)——結(jié)點(diǎn)i處的常規(guī)有限元插值形函數(shù);(x)——單位分解函數(shù)，其形式可以與Ni(x)相同，也可以
- 高載作用下的疲勞裂紋閉合與殘余應(yīng)力作用
,拉伸超載導(dǎo)致的裂尖塑性區(qū)鈍化是導(dǎo)致超載后若干個(gè)循環(huán)內(nèi)裂紋閉合水平增強(qiáng)的原因。數(shù)值模擬已經(jīng)成為PICC研究的重要手段[14-16]。Ishihara等[11]就用有限元法分析了不同應(yīng)力比下單次拉伸超載的影響,指出超載影響的區(qū)域內(nèi),塑性閉合水平上升,有效應(yīng)力強(qiáng)度因子下降,從而使得裂紋擴(kuò)展速率降低。但其模擬的裂紋擴(kuò)展長度較短,且材料為線性強(qiáng)化,較為簡化。本文基于PICC原理,運(yùn)用彈塑性有限元法模擬疲勞裂紋擴(kuò)展,在裂紋擴(kuò)展過程中施加不同的超載載荷,考察裂紋張開、
西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2014年4期2014-03-25
- CTOA測試中的約束分析
試件類型、厚度對(duì)裂尖軌跡的影響，以及試件厚度、裂紋擴(kuò)展量和約束表征參數(shù)對(duì)裂尖約束的影響。研究結(jié)果表明：試件類型對(duì)于裂尖軌跡影響較小，試件厚度對(duì)裂尖軌跡影響顯著；約束沿厚度方向和裂紋擴(kuò)展方向變化明顯，全局約束因子αg和應(yīng)力三軸度Am等效，該結(jié)論對(duì)CTOA測試及理論分析有較大的理論價(jià)值和指導(dǎo)作用。斷裂力學(xué)；裂尖約束；Gurson孔洞模型；裂尖軌跡；CTOA0 引 言CTOA測試中不同試件的裂尖約束不同，例如承受彎曲載荷的SENB（single edge not
中國測試 2014年4期2014-01-31
- Ⅰ-Ⅱ混合型應(yīng)力強(qiáng)度因子分析的三角形 Williams單元★
用常規(guī)有限元獲得裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子，但該方法需加密裂尖區(qū)離散網(wǎng)格，即需大量的自由度，才能使應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到一定的精度［1］，為了減少計(jì)算工作量，Levy，Tracey，Hellen 和 Akin 等［2］分別提出了幾類代表性的奇異元。由于這些奇異元存在缺乏剛性位移與常規(guī)元不易協(xié)調(diào)等不足之處，后來 Henshell［3］和 Barsoum［4］分別獨(dú)立提出了 1/4 邊中結(jié)點(diǎn)奇異等參元克服了這一缺陷，這種單元網(wǎng)格可以劃分的相當(dāng)粗，就能滿足工程精度要求，但計(jì)算結(jié)
山西建筑 2013年17期2013-07-30
- 基于粘聚區(qū)模型的推進(jìn)劑開裂數(shù)值仿真
裂紋在擴(kuò)展過程中裂尖材料產(chǎn)生損傷，其力學(xué)性能下降，當(dāng)裂紋消耗能量等于裂紋擴(kuò)展能時(shí)，裂尖材料失效擴(kuò)展.裂尖材料的損傷避免了裂尖應(yīng)力的奇異性.國外自20世紀(jì)90年代開始在粘聚區(qū)模型方面開展了大量的研究工作，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者近幾年也開始展開相應(yīng)的研究工作[1，2].本文使用粘聚區(qū)模型建立復(fù)合固體推進(jìn)劑裂紋開裂過程的物理和數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合ABAQUS用戶自定義單元開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合固體推進(jìn)劑裂紋擴(kuò)展過程的數(shù)值仿真，以期為推進(jìn)劑裝藥結(jié)構(gòu)完整性及安全性分析提供理論支持.1
彈道學(xué)報(bào) 2012年1期2012-12-25