疲劳裂纹楔块法止裂技术实验研究与模型化

摘要

因裂纹疲劳扩展导致构件失效是工业结构、过程装备、大型机械以及飞行器等破坏的重要原因之一.为了延长设备使用寿命,提高安全性和可靠性,研究和开发阻滞裂纹疲劳扩展的技术非常必要.根据笔者多年来从事该领域研究的积累,结合国内外研究现状,笔者着重讨论了在裂纹体中施加楔块以阻滞裂纹疲劳扩展的方法.内容包括:楔块法止裂的力学机制、机理模型、实验研究以及数值计算与模拟等.对于穿透裂纹、表面裂纹,应用楔块法止裂均可以获得理想的止裂效果.而且楔块材料也得到了很大发展.按照裂纹构形、环境特征以及使用要求,楔块形状可以是棒、膜、块等.材料已发展为金属、聚合物等.加楔工艺也日趋成熟,具备了实际应用的条件.应用有限元法进行数值模拟成为近年来该领域研究的热点课题,能够从理论上提升楔块法的技术基础.最后,分析了楔块止裂技术研究工作存在的问题与不足,对今后进一步深入研究的重点提出了见解和参考意见.