表面裂纹产生和发展的研究

 本文研究了表面椭圆形缺陷产生疲劳裂纹的规律。结果表明:具有曲率半径为ρ的表面缺陷形成裂纹的寿命N_i=A(（p/△K₁）ⁿ,A=(a(ρ^1/2)^B。α,β,n是材料常数。不出现裂纹的门槛应力场强度因子△K_th和ρ有关。本文用“变载荷勾线法”研究了表面裂纹在拉伸疲劳和弯曲疲劳时裂纹扩展的规律。结果表明:拉伸疲劳时表面裂纹α向和c向扩展速率可用Paris公式描述,且和中心贯穿裂纹发展速率处在同一分散带内。三点弯曲疲劳时情况完全不同,这时用“二维法”来处理更为合适。本文也研究了表面裂纹疲劳扩展时形状变化的规律。结果表明:对三点弯曲,c/a+B/a=1士0.1（a是裂纹深度,2c是长度,B是板厚）。拉伸疲劳时a/c趋于一个稳定的值c/a=0.75士0.1。本工作表明,对浅的表面缺陷,形成宏观裂纹的寿命远比裂纹扩展到临界尺寸的寿命高。因此,对带伤构件进行寿命估算时必须考虑缺陷形成裂纹的寿命。     

K_(Imax)<K_(Iscc)时30CrMnSiNi2A钢的腐蚀疲劳与失效机理

 应用电化学-断裂力学方法研究了30CrMnSiNi2A钢在室温模拟潮湿大气（H₂O）及海洋大气（3.5％NaCl）环境中低K范围内不同电位下的疲劳裂纹扩展特性。通过动力学及断口分析,提出在K_ImaxIscc范围内高强度钢可发生循环应力腐蚀开裂,其湿腐蚀疲劳失效机理应是裂尖局部阳极溶解与氢脆共同作用,且两者对△K_th及da/dN的意义不同,从而对以往高强度钢湿腐蚀疲劳的纯氢脆模型作出修正。     

δ函数与C_nH_m-空气系统通用燃气热力性质表

 本文提出了一个新的热力性质——δ函数。 δ=θ₂-θ₁式中θ₁与θ₂为任意选定的两种基准燃料的θ函数。 对于C_nH_m-空气系统,δ函数只与温度有关,而与燃料氢碳比以及燃气当量比无关。借助于δ函数,编制了适用于任意燃料氢碳比（包括碳与氢）的通用燃气热力性质表。利用此表可以方便而准确地计算C_nH_m-空气系统在任意当量比下的燃气热力性质。文中给出了该表的样表。     

紧凑拉伸试样应力强度因子的统一公式

 本文通过简单的力学分析,导得了紧凑拉伸试样应力强度因子的统一的表达式（公式（5）,（7）,（8））,可以适用于相当宽的H/W和a/W的范围,与边界配置法结果相比,误差小于1％（大多数数据的误差小于O.5％）。 本文采用的基本函数K_b和K_s,均为Srawley^[1、2]等用边界配置法得到的结果拟合而求得的。在拟合过程中发现文献[1、2]内有五个数据异乎寻常,证实了文献[3]中重新计算的结果。 利用本文的表达式还可以方便地计算试样的柔度,结果也是令人满意的。     

金属材料延性断裂韧度测试中的柔度方法研究

 对紧凑拉伸(CT)试样的柔度转动修正方法进行了研究,理清了现行柔度转动修正方法存在的问题,给出了新的转动修正方法,并提出了考虑转动效应的CT试样的裂纹嘴张开位移(CMOD,V₀)与加载线张开位移(V_LL)的转换公式。弹塑性有限元分析表明,CT试样产生刚性转动的中心并不在试样的剩余韧带中心,而是在偏靠裂纹尖端的位置;转动半径 R 基本不受材料本构关系的影响,仅与CT试样的裂纹长度a与宽度W之比(a/W)有关,从而提出了R与a/W之间的单调多项式;当裂纹尖端产生较大程度的塑性变形时,需要考虑转动效应对CT试样裂纹张开位移(COD)测量的影响, J积分的塑性功计算须采用经转动修正后的COD。采用两种延性材料Cr2Ni2MoV和16MnR对COD转换公式进行了实验验证,结果表明,基于转动分析的COD转换公式由于考虑了裂纹尖端附近区域的弹塑性变形行为,用于断裂韧性测试中的塑性功计算更加符合实际,且同实验结果符合良好;直通型紧凑拉伸(FFCT)试样的刚性转动对较大裂纹扩展情形下的J_R阻力曲线影响较大。     

断裂力学在直升机桨毂上的应用

 本文用实验方法,得出了计算弯曲载荷下含表面裂纹圆轴、圆筒的应力强度因子（K_I）的表达式,并按照裂纹面积扩展率公式,分析了直升机桨毂转轴轴颈的临界裂纹面积和剩余疲劳寿命。为了校核断裂力学分析的可靠性,模拟飞行状况进行了实际桨毂支臂转轴轴颈的疲劳试验。实验结果与计算结果相当符合。     

Cr对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金显微组织与高低温力学性能的影响

 以Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf成分为基础,分别添加了2%和17%(原子分数,后同)的Cr元素替代Nb(分别称2Cr和17Cr合金),研究了Cr含量对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金相组成、显微组织形貌、室温断裂韧性和高温强度的影响,分析了高低温失效机制。结果表明,铸态和1 375 ℃×100 h热处理后2Cr合金由Nbss和Nb₅Si₃两相组成;当Cr含量为17%时,出现了具有C15结构的Laves Cr₂Nb相,合金由Nbss、Nb₅Si₃和Cr₂Nb三相组成,热处理后在Nb₅Si₃中还析出了球状Cr₂Nb相。随着Cr含量由2%提高到17%,热处理合金的室温断裂韧性K_Q由14.32 MPa·m^1/2下降到10.30 MPa·m^1/2。合金强度与Cr含量的关系受温度影响,随Cr含量提高,室温和1 150 ℃时合金的硬度或强度增高,而1 250 ℃和1 350 ℃时合金强度降低。如1 150 ℃时2Cr和17Cr合金的屈服强度σ_0.2分别为349 MPa和387 MPa;1 350 ℃时分别为306 MPa和74 MPa。     

航空发动机H∞/LTR控制试验验证

 用半物理模拟试验验证了多变量鲁棒控制在航空发动机中的应用,给出了航空发动机中H_∞/LTR控制模块的设计过程及注意事项。从半物理模拟试验结果可见:与LQG/LTR控制器不同,H_∞/LTR控制器能在半物理模拟试验环境下稳定控制航空发动机;H_∞/LTR控制器具有优良的噪声抑制功能;基于包线内一点设计的H_∞/LTR控制器可适用于包线内其他区域的加力与非加力状态下的爬升、加速等仿真试验,验证了H_∞/LTR方法的鲁棒性。推进了多变量鲁棒控制设计方法在航空发动机中的实际应用。     

TC4-DT焊接接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展实验及模拟研究

拉剪复合载荷作用下,构件中的裂纹呈现复杂的Ⅰ-Ⅱ复合型扩展模式,研究其扩展规律对准确评估构件疲劳寿命具有重要意义。针对TC4-DT钛合金电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展规律开展研究,设计并加工紧凑拉伸剪切(CTS)试样,通过开展不同加载角度下接头试样的疲劳裂纹扩展实验,得到接头Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的a-N曲线及疲劳裂纹扩展路径。在上述基础上引入Ⅰ-Ⅱ复合型等效应力强度因子并结合Paris公式建立TC4-DT电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展速率方程。采用扩展有限元法(XFEM)对复合型疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟研究,得到不同加载角度下的扩展规律,并与实验结果进行比较。结果表明:不同加载角度下Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹开裂角模拟值与实验结果误差均在10%以内,并且扩展路径均与实验结果吻合;XFEM能够有效预测复合型疲劳裂纹扩展路径。     

T700/3234 管件力学性能

采用压机压制工艺方法研制了T700/3234 管件,对其进行了拉伸、压缩和弯曲试验。结果表明,

T700/3234 管件胶接长度对于拉伸试验结果影响较大,安装记忆合金环有助于提高管件的抗拉伸性能,有记忆

合金环试样可承受的最大拉伸载荷较无记忆合金环试样提高10. 1%;压缩性能试验单独管件与不加记忆合金

的金属胶接后的管件对于压缩试验结果影响不大,记忆合金环有助于提高管件的抗压缩性能,有记忆合金环试

样可承受的最大压缩载荷、压缩强度较无记忆合金环试样提高10. 0% 以上,但压缩模量较无记忆合金环试样

无变化;有记忆合金环试样可承受的最大弯曲载荷可达20. 433 kN,较无记忆合金环试样提高5. 5%;为高性能

碳纤维复合材料管件设计提供了依据。

     

用慢拉伸法研究GC-4超高强度钢的应力腐蚀开裂敏感性

 本文采用慢拉伸试验法研究了GC-4超高强度钢（40CrMnSiMoVA）的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明,三种热处理的GC-4钢在典型模拟环境3％NaCl溶液和蒸馏水中都对应力腐蚀开裂敏感。环境介质的存在使该钢的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,而且,阴极极化和阳极极化都使其应力腐蚀开裂敏感性显著提高。分析表明,氢脆和阳极溶解都是导致GC-4钢应力腐蚀开裂的重要原因。     

CSM玻璃钢层间剪切断裂

 本文对CSM-GRP层间剪切断裂用实验与分析方法进行了研究。用英国标准BS4994规定的双槽试件拉剪法测量了层间剪切强度（ILSS）。用有限元法计算了应力分布、损伤扩展和复合型应力强度因子。并讨论了BS4994规定的这一试验方法的可靠性。     

形变热处理LC4铝合金强度及应力腐蚀性能的研究

一、引言 应力腐蚀开裂敏感及疲劳强度较低,是高强度铝合金应用中面临的两个主要问题。应力腐蚀造成的低应力破断,常常引起灾难性后果。虽然过时效处理可以显著改善应力腐蚀敏感性,但同时也使合金的强度比时效峰状态有所降低,因此,不能充分发挥材料的性能潜力。形变热处理可以提高高强铝合金的强度,但对该类合金应力腐蚀及疲劳强度的影响,尚缺乏深入研究。     

加外极化对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀断裂特性的影响

 应用微机辅助电化学测试方法、控制电位慢拉伸及断裂力学试验方法,研究了外加极化对40CrNi2Si2MoVA钢在3.5％NaCl溶液中腐蚀断裂特性的影响。在阳极极化(-635mV)和阴极极化(1 350mV)电位下,慢拉伸断裂总应变ε_f相应为空气中的54％和49％。阳极极化(偶铜)增加了裂纹扩展速率,阴极极化降低了裂纹扩展速度。根据不同条件下腐蚀断裂特性参数的变化,结合宏观及扫描电镜断口分析,该钢在3.5％NaCl溶液中的腐蚀断裂机理为裂尖阳极溶解与氢脆共同作用。     

预拉伸对Al-Li合金应力腐蚀行为的影响

 在时效前对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金进行拉伸变形,用慢应变速率拉伸试验和恒应变三点弯曲试验研究了合金的在3.5％NaCl水溶液中的应力腐蚀行为,并测定了合金的拉伸性能。表明预拉伸变形提高了合金的应力腐蚀抗力和强度。预拉伸变形量4％时,合金具有最低的应力腐蚀开裂敏感性和最高的断裂延伸率。预拉伸变形量从4％至8％时,对合金应力腐蚀开裂敏感性影响不大,合金的延伸率下降也不明显。用透射电镜分析了合金的显微组织与应力腐蚀性能及拉伸性能之间的关系。     

SCC investigation of low alloy ultra-high strength steel 30CrMnSiNi2A in 3.5wt%NaCl solution by slow strain rate technique

To evaluate stress corrosion cracking(SCC) mechanism of low alloy ultra-high strength steel 30CrMnSiNi2 A in environment containing NaCl, SCC behavior of the steel in 3.5wt% NaCl solution is investigated by slow strain rate technique(SSRT) with various strain rates and applied potentials, surface analysis technique, and electrochemical measurements. SCC susceptibility of the steel increases rapidly with strain rate decreasing from 1 · 10 5s 1to 5 · 10 7s 1, and becomes stable when strain rate is lower than 5 · 10 7s 1. SCC propagation of the steel in the solution at open circuit potential(OCP) needs sufficient hydrogen which is supplied at a certain strain rate.Fracture surface at OCP has similar characteristics with that at cathodic polarization 1000 mVSCE, which presents characteristic fractography of hydrogen induced cracking(HIC).All of these indicate that SCC behavior of the steel in the solution at OCP is mainly controlled by HIC rather than anodic dissolution(AD).     

短裂纹疲劳扩展的试验方法

近十年来,人们发现短裂纹具有一系列不同于普通长裂纹的特异扩展规律,它对耐久性损伤容限分析具有重要的意义。短裂纹扩展率试验是短裂纹研究中一项迫切而重要的,同时也是较为困难的工作。     

约束开裂复合材料层板的裂纹密度计算与斜交铺层处理

对约束开裂复合材料层板给出随裂纹密度变化的刚度衰减公式。构造了裂纹密度与损伤区应力的关系函数,借助这一函数可由损伤区应力直接预测其刚度衰减。引入两次转轴变换方法,将刚度衰减公式由９０°基体开裂推广到应用于±θ层的基体开裂。     

某航空用扭转弹簧失效分析(英文)

某型扭转弹簧零件主要用于航空机构中,在装配过程中出现裂纹和发生断裂。通过视频显微镜、扫描电镜、金相显微镜等分析方法,对断裂弹簧裂纹、断口特征及其附近损伤形貌进行了宏、微观观察和覆盖物的能谱分析。在试验结果和数据的基础上,结合加工工艺综合分析失效的性质和原因。金相组织检查未发现材质异常,失效与材质无关。弹簧裂纹和断裂都起始于内表面,因此裂纹的萌生发生在弹簧绕制后镀镉前。裂纹张开方向与弹簧内表面的残余拉应力方向一致,而且绕制后、镀镉前接触氢介质。弹簧失效的原因是残余拉应力和氢共同作用下发生氢致延迟开裂。     

干涉配合连接与应力腐蚀断裂

 本文研究了结构连接部位的应力分布,给出了干涉配合连接结构在外载荷作用下的应力腐蚀试验结果,分析了干涉量对应力腐蚀断裂的影响,对于干涉配合连接与应力腐蚀断裂的关系问题,在看法上与有关文献不尽相同。 由于干涉配合克服了严重的应力集中,所以干涉配合连接结构在外载荷作用下,耐应力腐蚀断裂的时间比普通连接的长,并且耐应力腐蚀断裂的时间随着相对干涉量的增加而增长。