断裂韧度

摘要： 为了研究静载荷作用下加载模式和温度对沥青混凝土抗断裂性能的影响,在不同温度条件下,对裂缝沥青混凝土试件进行了纯I型、纯Ⅱ型、混合I/Ⅱ型等不同加载模式下的三点断裂试验.通过4种温度(-15°C、-5°C、0°C、10°C)和5种加载模式(纯Ⅰ型、纯Ⅱ型、混合型0.8、混合型0.5、混合型0.2)的断裂试验探究沥青混凝土的抗裂性和裂纹扩展规律.结果表明,加载模式和温度对沥青混凝土的抗裂性及裂纹扩展规律具有显著影响;此外,在某个特定的混合加载模式下,沥青混凝土的抗断裂能力最差,该混合加载模式可以作为评估沥青混凝土裂纹开始扩展的指标.

摘要： 现行管道设计标准大多遵循传统的基于应力的设计准则,当管材出现屈服和应变强化时,基于应力的设计准则便不再适用。为了有效开展基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价,需要解决驱动力的应变表征和失效准则确定两个关键问题。通过对含环焊缝根部裂纹的高钢级管道进行有限元分析,得到基于应变的裂纹扩展驱动力,研究了缺陷尺寸、强度匹配及压力等因素对环焊缝应变能力的影响;对比分析了两种管道环焊缝断裂失效准则并明确其适用性。分析结果表明:缺陷尺寸不仅影响裂纹扩展阻力,而且影响裂纹扩展的驱动力,裂纹深度较长度对基于应变裂纹驱动力的影响更为明显;高匹配焊接的环焊缝具备更强的应变能力,承载能力也相应增强;错边和变壁厚等根部不连续会削弱环焊缝的承载能力;基于裂纹失稳扩展失效准则评价的是极限应变能力,对环焊缝的断裂韧度要求很高,建议选择基于断裂韧度准则的评价方法。所得结论可为高钢级管道环焊缝应变能力评估提供技术参考。

摘要： 为探明超高性能混凝土(UHPC)的断裂性能与机理,以合成纤维替代率为变量,通过三点弯曲断裂试验,以聚乙烯醇纤维(PVA)、聚丙烯纤维(PP)替代部分钢纤维对UHPC断裂性能的影响进行研究,并使用修正后的双K断裂韧度与断裂能的计算公式,分别计算了不同纤维含量的UHPC断裂性能指标。研究结果表明:合成纤维(PVA或PP纤维)替代部分钢纤维后,荷载-裂缝口张开位移曲线会出现“二次硬化”现象,荷载-位移曲线的下降段会出现明显波动;PVA纤维替代部分钢纤维后,可有效提高UHPC的起裂韧度与延性,同时亦会造成黏聚韧度与纤维桥接韧度的下降,以致失稳韧度的下降;PP纤维替代部分钢纤维后,会导致UHPC起裂韧度小幅下降,失稳韧度与断裂能明显下降;PVA纤维与PP纤维各半,共同替代30%的钢纤维后,能综合提高UHPC的断裂力学性能,是最理想的钢纤维替代方案。

摘要： 混凝土的失稳断裂韧度是进行带裂缝混凝土结构裂缝稳定性分析的重要参数,计算失稳断裂韧度需要准确的临界有效缝长.基于虚拟裂缝模型,应用断裂力学经典理论中的最大拉应变断裂判据,推导出混凝土Ⅰ型裂缝失稳扩展临界有效缝长的计算公式;基于Loland损伤模型,应用能量守恒定律,推导出考虑损伤和断裂过程区的混凝土Ⅰ型裂缝失稳扩展临界有效裂缝缝长的计算公式.采用数值模拟实验得到的结果和推导得到的临界有效裂缝缝长的计算公式,计算临界有效缝长,进一步计算得到断裂韧度,该结果与柔度改变法计算结果吻合.说明用本文方法得到的临界有效缝长计算公式的合理性,据此进行断裂韧度计算是有效的,且新方法对于工程实际具有重要的参考价值.

摘要： 目的提高海水轴向柱塞泵摩擦副的耐磨和耐蚀性能,以钛纳米颗粒(Ti)和碳纳米纤维(CNF)为原料,设计并制备Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层。方法借助红外光谱仪分析纯树脂和Ti–CNF增强环氧树脂复合材料中官能团的变化,通过硬度、附着力、断裂韧度、摩擦磨损和耐酸碱溶液浸渍测试,分别评价不同含量的Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层的硬度、附着力、断裂韧度、摩擦学性能和耐腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜揭示复合涂层的断裂、磨损和腐蚀机理。结果Ti–CNF混合填料与树脂基体的结合方式为物理黏合;当添加填料的质量分数为6%时,复合材料的增强效果最佳,硬度、附着力、断裂韧度、摩擦因数和磨损率分别为668HL、5.8 MPa、0.937 MPa·m^(1/2)、0.354、7.52×10^(−13) m^(3)/(N·m),耐酸碱溶液浸渍测试后未观察到明显的锈点。当添加填料的质量分数增加到8%时,复合涂层的性能逐渐下降,耐酸碱溶液浸渍测试后观察到明显的锈点。结论添加适量的Ti–CNF混合填料能够有效提高环氧树脂的硬度、断裂韧度、摩擦学性能和耐酸碱溶液腐蚀性能;Ti纳米颗粒与氧气产生化学反应,有效抑制了微裂纹的持续扩展;CNF填料由于尺寸上的差异,限制了周围树脂基体的运动,延长了酸碱溶液在树脂中的扩散路径,2种填料相互作用,在很大程度上提高了复合涂层的性能。

摘要： 为了研究路面低坍落度混凝土早龄期弯曲断裂特性,基于国际材料和试验室联合会推荐的双参数模型,通过MTS测定两种常用配合比组成的路面混凝土浇筑后1、3、5、7 d的P-CMOD图及荷载-挠度曲线图,计算得到相应龄期的断裂能、断裂韧度和临界裂缝尖端张开位移,根据所得的断裂能数据进行概率统计分析。研究结果表明:混凝土的强度随着龄期增长而增大,两组混凝土的抗压强度分别增加了117.91%、107.45%;混凝土断裂能及断裂韧度随着混凝土强度的增长而增长,两组混凝土的断裂能分别增长17.40%、43.82%,断裂韧度分别增长57.14%、58.64%;龄期与配合比对混凝土的断裂曲线形态影响较小;早龄期的混凝土临界裂缝尖端张开位移变化不明显;混凝土断裂能的概率分布符合正态分布。

摘要： 非对称半圆弯曲试件(ASCB)以结构简单、加工经济、实验实施便利等优点广泛应用于建筑材料的断裂力学行为研究,然而,目前很少使用ASCB试件测定岩石的断裂特征。本文采用不同裂纹长度的花岗岩ASCB试样,研究花岗岩的断裂韧度值、裂纹开裂角以及裂纹扩展轨迹等断裂力学行为。首先,分析裂纹长度对纯Ⅰ/Ⅱ型断裂韧度的影响。然后,结合多种混合断裂理论,分析对比断裂韧度比值理论值与试验值的差异,以及断裂理论预测开裂角及实验测量值的差异,得到了预测混合断裂韧度及裂纹断裂角的最优准则。最后,探讨了半圆弯曲、非对称半圆弯曲试件测量岩石材料断裂力学特性时存在的不足之处。研究发现,当断裂过程区尺寸为2.6 mm时,采用广义最大环向拉应力准则能够很好地预测裂纹断裂角。在使用非对称半圆弯曲试件执行岩石断裂实验时,应把预制裂纹切割更深,即调整裂纹长度与试件半径的比值达到更大。本文的研究结果将为工程岩体断裂失稳机制的研究提供参考。

摘要： 以甘肃岷县在建木寨岭隧道层状炭质板岩为研究对象,首先对即时烘干试样(试样加工完成后立即用烘箱烘干)和静置风化(加工后室内常温通风放置60 d)试样开展巴西劈裂试验,然后,对静置风化试样开展直缝半圆盘(SCB)试样三点弯试验,系统研究层状炭质板岩抗拉强度及其I型断裂特性。研究结果表明:即时烘干和静置风化炭质板岩试样抗拉强度均与层理关系密切,且受水−岩及风化综合作用,其抗拉力学性质显著劣化;不同层理倾角下静置风化炭质板岩SCB试验荷载−位移曲线形式具有一定相似性,均呈现出压密→近线弹性→塑性弱屈服→瞬时破坏跌落的发展过程;当层理倾角为0°,30°,45°,60°和90°时,试样断裂韧度随倾角增大而逐渐减小,依次为0.168,0.137,0.121,0.116和0.097 MPa·m^(1/2),而在divider状态下试样断裂韧度陡增至最大即0.195 MPa·m^(1/2),体现了层理、水−岩及风化作用对炭质板岩张拉断裂特性的显著影响;各组SCB试样均从直缝尖端起裂但其扩展路径因受层理影响而存在显著差异;根据试验数据拟合所得断裂韧度经验公式的可决系数R2为0.97,说明该公式可用于预测板岩等层状岩相关断裂参数及指导工程实践。

摘要： 为了研究高温环境下花岗岩材料力学性质与断裂力学性质的细观与宏观损伤机制,对直切槽式巴西圆盘试样(CSTBD)进行高温处理,冷却后借助于全自动电液伺服压力机进行巴西圆盘试样劈裂试验,并分别从细观和宏观角度对静力学断裂过程进行分析。研究结果表明:花岗岩的纵波波速在处理温度为600°C时降幅最大,花岗岩损伤因子达到0.832,随着处理温度升高,花岗岩从脆性破坏特征逐渐转变为延性破坏特征;花岗岩的断裂韧度随着温度的升高而逐渐降低,呈现出线性衰减的特点,当高温处理温度达到700°C时,断裂韧度仅为常温(23°C)时的21.3%;花岗岩细观断裂面随着高温处理温度升高而逐渐变得粗糙,热损伤裂缝逐渐变得多而密集,晶体结构受到了很大损伤,且分形维度随着温度升高而逐渐增大。

摘要： 为研究板式无砟轨道结构蒸养混凝土(SC)与自密实混凝土(SCC)层间界面的断裂破坏特性,制备不同相对缺口高度的含黏结界面混凝土,并对其进行三点弯曲荷载下的断裂特性试验研究。研究结果表明:含黏结界面混凝土在三点弯曲荷载作用下均沿界面破坏,同时裂纹向强度较低的SCC内部拓展,并导致SCC在SC表面剥离;含黏结界面混凝土的荷载-挠度(P-f)曲线、应力-应变(σ-ε)曲线的演变和发展均经历了4个阶段:预压阶段、线性增长阶段、开裂拓展阶段和失效破坏阶段;相对缺口高度对含黏结界面混凝土的起裂韧度值和失稳韧度值的影响不大;缺口张开速率随相对缺口高度的增加而增加,随着荷载的施加,缺口张开速度依次经历迅速上升阶段、平稳拓展阶段、急剧增加阶段;DIC技术表明,含黏结界面混凝土达到起裂荷载后开始在缺口尖端进行裂纹的积累,达到峰值荷载后缺口尖端裂纹才会发生明显的拓展。

摘要： 压入试验以其微损的特性广泛应用于材料力学性能的获取,其中断裂韧度的获取一直是研究的热点.本文作者针对核设备用SA508-3钢,深入探讨了广泛应用的临界压入能模型(CIE模型),该模型中有效弹性模量的计算公式基于刚性压头压入弹性半空间求得,与实际情况有所偏差,因此本文针对弹塑性材料在大压痕深度下的实际变形情况,考虑卸载前材料的塑性变形,应用新的弹性模量计算模型.随着压入深度的增加,有效弹性模量降低,利用临界弹性模量获得临界压入深度,最终获得材料的断裂韧度.修正后的结果与传统断裂韧度试验结果偏差进一步减小,使球压头压入试验测试材料断裂韧度在理论上更趋完善.此外,作者采用扫描电镜观察残余压痕截面,在该截面上,压头下方存在一定量的微孔洞,微孔洞沿剪应力方向,因此,引入连续损伤力学求解临界压入深度是可行的.

摘要： 选取高放废物处置北山预选区典型花岗岩,采用MTS815岩石力学试验机开展了干燥和饱和状态下岩石的三点弯曲试验,探讨了饱和度对花岗岩断裂韧度的影响.试验结果表明,干燥北山花岗岩断裂韧度介于1577～1694N/cm15,饱和岩样介于1485～1564N/cm15之间,饱和试样断裂韧度均值约为干燥试样的93％.并通过对比干燥与饱和循环加、卸载曲线发现,水饱和处理不但会降低岩石在张拉条件下的起裂强度和劈裂韧度,还会加快裂隙的扩展速度.

摘要： 对国产14Cr10NiMoWVNbN和国外同种钢TOS107钢制汽轮机转子锻件的常规力学性能和断裂韧度进行了试验研究.结果表明:国产和国外锻件的拉伸强度和金相组织无明显差异,但国产锻件的冲击吸收能量KV2、断裂韧度KIC明显低于国外锻件;在一定温度下,10Cr型转子钢的KIC随着温度的上升略有下降.

摘要： 依据建筑及水利水电行业标准,介绍了混凝土断裂韧度和断裂性能的几种测试方法,并对各试验方法进行了阐述、对比和探讨.

摘要： 本文基于SINTAP的可靠性评定方法,对X70管线钢焊接接头热影响区进行断裂韧度CTOD试验,同时对试验结果进行了分布拟合检验以研究其统计分布规律.本文基于SINTAP的断裂韧度概率密度分布模型,通过两种检验方法的比较,结果表明断裂韧度数据拟合较好的统计分布函数为Weibull分布函数,并得到了X70热影响区CTOD概率密度分布函数.

摘要： 裂纹尖端张开位移(CTOD)作为评价焊接构件低温断裂韧度的有效方法广泛应用.本文基于BS EN ISO15653:2010《金属材料-焊缝准静态断裂韧度测定的试验方法》,针对超大厚度高强钢焊接接头的低温CTOD试验技术进行研究,突破该试验方法在研究超大厚度和超高强度焊接结构方面的局限,解决了超厚高强钢的低温断裂韧度评价问题.

摘要： 目前工程上广泛采用夏比冲击功作为评价高含硫管材断裂韧性的指标,但这种基于冲击功的单参数设计方法只能定性的评价材料的断裂性能,无法进行断裂力学计算.因此,在评价高含硫管材断裂性能时需要区分起裂功和裂纹扩展功,这也是本文对夏比冲击做进一步研究的重点.基于此,本文提出基于夏比冲击的双参数设计方法,引入断裂韧度KIC的求解方法,得到裂纹扩展的K-R阻力曲线.结果表明,基于夏比冲击计算出的KIC值与采用标准测试出的KIC值相吻合,进一步说明了断裂韧度KIC值与裂纹扩展功在表征高含硫管材断裂性能上是一致的,验证了基于K-R阻力曲线进行断裂力学计算的有效性,从而实现基于冲击功和断裂韧度的双参数设计.

摘要： 在金属材料的疲劳试验中,不同国家、不同行业所用标准对试验的规定不尽相同.本文选取具有代表性的:断裂韧度、高周轴向疲劳、低周疲劳、疲劳裂纹扩展速率这四种常见疲劳项目的国内外标准进行比较。结果表明,美标较为全面、航标较为细致、国标较为宽松。

摘要： 使用ZrH2粉末与Al粉末,在热压条件下原位反应合成了不同成分的Al-Zr合金(Zr0.25-0.33at％),对不同成分的样品进行XRD、显微组织、维氏硬度、断裂韧度、弯曲强度的测定,并对三点弯曲的断口进行扫描电镜分析.结果表明:Al2Zr纯相的维氏硬度最高,达到770,而Al3Zr纯相硬度最低,断裂韧度则是随着Al2Zr体积分数的增加而降低.不同成分Al-Zr合金的弯曲强度都较低,均只有100MPa左右,扫面电镜的断口结果显示该断裂类型为脆性断裂.

摘要： 随着TiNi形状记忆合金的开发和应用,其力学性能越来越受到重视.为了研究TiNi合金的力学性能,利用MTS万能试验机测试得到了TiNi合金不同温度下静态拉伸应力应力应变曲线,并对曲线进行了详细的分析;利用分离式霍普金森压杆(简称SHPB)对TiNi合金进行了多种高应变率下的动态压缩实验,得到了相应的应力应变曲线;利用改进的SHPB测试系统对TiNi合金进行了动态三点弯曲实验,得到了TiNi合金的动态断裂韧度.研究结果表明,TiNi合金不同于一般的金属,它的静、动态应力应变曲线出现了两个屈服平台、两个弹性阶段和两个非弹性变形阶段,同时,TiNi合金是一种比较脆的金属,在动态冲击载荷下容易发生脆断.

摘要： 本发明提供了一种用于岩石I‑II复合断裂韧度测试的深梁试件，所述深梁试件的本体为长方体形，本体上设置有沿本体下端面厚度B方向中心线开口，向本体内部延伸，并贯穿本体厚度方向前后端面的切槽，切槽(2)槽面与试件本体垂直于长度方向的横截面的夹角β为0°≤β≤60°，试件本体的宽度W控制在0.5L±0.01L范围，试件本体的厚度B不小于长度L的0.4倍，且不小于30mm，L为本体的长度。本发明还提供了一种利用上述深梁试件进行岩石I‑II复合断裂韧度测试方法。本发明提供的所述深梁试件结构形式简单，易于利用岩块加工，且能实现从纯I型到纯II型整个复合加载区间的I‑II复合断裂韧度测试。

摘要： 本发明提供了一种用于岩石I-II复合断裂韧度测试的深梁试件，所述深梁试件的本体为长方体形，本体上设置有沿本体下端面厚度B方向中心线开口，向本体内部延伸，并贯穿本体厚度方向前后端面的切槽，切槽(2)槽面与试件本体垂直于长度方向的横截面的夹角β为0°≤β≤60°，试件本体的宽度W控制在0.5L±0.01L范围，试件本体的厚度B不小于长度L的0.4倍，且不小于30mm，L为本体的长度。本发明还提供了一种利用上述深梁试件进行岩石I-II复合断裂韧度测试方法。本发明提供的所述深梁试件结构形式简单，易于利用岩块加工，且能实现从纯I型到纯II型整个复合加载区间的I-II复合断裂韧度测试。

摘要： 本发明涉及一种测试岩石I型蠕变断裂韧度和断裂韧度的装置及方法，在测试岩石I型蠕变断裂韧度和断裂韧度的装置上进行岩石单轴拉伸蠕变断裂试验和常规断裂试验，测定岩石I型蠕变断裂韧度和断裂韧度。该测试方法将外部传来的压力转化为岩石试件内部的拉力，以实现对岩石试件的单轴拉伸。使室内测试岩石断裂韧度的试验操作更加简单化，保证了试验所测数据的准确性，具有相当高的精度，因此具有良好的使用和推广价值。

摘要： 基于玻璃的制品包括高的有效断裂韧度。基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含限定了基材厚度(ts)的相对的第一和第二表面，基本平坦的中心部分，和周界部分；布置在第一或第二表面中的至少一个的至少一部分上面的聚合物涂层；以及在室温下测得的大于或等于1.25MPa.m0.5的有效断裂韧度。

摘要： 本发明纤维增强复合材料层合板I/III混合型层间断裂韧度测试方法，包括：制备纤维增强复合材料层合板边缘环裂纹试样；设定I/III混合型层间断裂韧度测试的混合比找到混合比与对应的载荷比q的关系；分别开展试样在拉伸和扭转的加载‑卸载测试获得拉伸刚度Kp、扭转刚度KT；由q、Kp、KT获得拉‑扭加载位移速率比保证不变，在位移加载模式下开展设定混合比下的I/III混合型层间断裂韧度测试，记录破坏时刻的拉伸载荷和扭转载荷；进而获得分层破坏时刻对应的I型应变能释放率分量和III型应变能释放率分量，获得I/III混合型层间断裂韧度。本发明能实现在拉‑扭试验机上开展任意混合比模式下的I/III混合型分层断裂的加载测试和数据处理，便于材料性能测试和工程应用。

摘要： 本发明为一种准脆性材料I‑II型断裂韧度试验求解方法，包括以下步骤：开展含预制缺口的三点弯曲梁断裂实验，采用非连续变形测量方法获取极限荷载时刻下感兴趣区域对应的图像、宏观裂缝扩展轨迹及全场应变信息；根据全场主拉应变信息确定细微裂缝扩展轨迹，此时宏观裂缝扩展轨迹和细微裂缝扩展轨迹构成真实裂缝扩展轨迹；在极限荷载时刻下感兴趣区域对应的图像中，根据真实裂缝扩展轨迹，考虑裂缝偏转因素，确定偏转次数n，将获得的有效裂缝扩展长度a带入I‑II复合型断裂模式下对应的断裂韧度公式中，获得真实情况下的准脆性材料的I‑II型断裂韧度。该方法考虑多次裂缝偏转情况仅需对准脆性材料持续加载至断裂破坏，简化了试验操作流程。

摘要： 本发明为一种考虑混凝土材料内部裂缝扩展的断裂韧度求解方法，利用颜色染料对裂缝扩展的截面进行上色，然后利用上色后的截面投影面积获得考虑混凝土材料内部裂缝扩展情况的平均裂缝扩展长度，能够获得考虑内部裂缝扩展的断裂韧度，与真实断裂韧度值较为接近，该方法在科研与实际工程领域中可以得到推广应用。

摘要： 本发明公开了一种UHPC的I型动态断裂韧度的测试试样、装置及方法，该测试试样整体呈半球状，在测试试样的端面上设有半圆槽，在半圆槽的槽底还设有裂纹，裂纹沿轴向方向向测试试样半球状的圆心方向延伸。测试装置包括测试试样和测试机构，测试机构包括冲击载荷发射组件、入射杆和透射杆；测试方法为利用冲击载荷发射组件在入射杆上产生冲击载荷，通过入射杆和透射杆在测试试样的两侧端面施加动态压缩载荷，以得到裂纹非定常数扩展过程中动态应力强度因子与速度和加速度的关系。本发明可全面研究UHPC的I型动态断裂过程，能针对裂纹扩展过程中速度、加速度与动态断裂韧度的关系进行研究，所得结果准确可靠，填补了该研究领域内的空白。

摘要： 本发明公开一种岩石动态II型断裂韧度的测试系统及方法，测试系统包括操作平台、支撑底座、气缸、冲击杆、入射杆、透射杆、Z字形岩石试件和吸收杆；气缸设置于操作平台，气缸输出端设有冲击杆，支撑底座设置于操作平台上方，冲击杆一侧的支撑底座上依次设置有入射杆、透射杆和吸收杆，入射杆与冲击杆相近的端面上设有整形器，入射杆和透射杆之间夹持有Z字形岩石试件；入射杆与透射杆上均设有应变片，应变片通过屏蔽信号线与数据采集处理系统连接；Z字形岩石试件是通过对一个圆柱形岩石的对角方向分别切割掉相同大小的半圆柱体后得到，Z字形岩石试件的中部设有沿水平直径方向贯穿Z字形岩石试件的中心裂纹。

摘要： 一种楔入劈拉法测定混凝土断裂能和断裂韧度试验装置，其主要包括传力楔头、楔入劈拉模型传力板和楔入劈拉垫条支座，楔入劈拉垫条支座先置于压力机的下压板上，楔入劈拉垫条支座上置被测试件，试件上方置楔入劈拉模型传力板；传力楔头与楔入劈拉工型钢加荷座连接，传感器卡环安装在楔入劈拉工型钢加荷座上，传感器卡环上装有传感器，传感器上端与加荷设备挂架连接，加荷设备挂架与压力机的上压板连接。本装置中自动楔头和压力机上压板相连接，加荷更具灵敏性，既消除了楔头自重质量对试验的影响，又在试件破坏时不会掉落，增强了试验人员操作的安全，提高了自动化程度，减少试验误差缩短了试验周转时间，提高了试验的准确性和工作效率。