复合型裂纹

摘要： 通过AA7075-T6铝合金在不同加载角度下的Ⅰ-Ⅱ复合高周疲劳裂纹扩展试验,利用FRANC3D中M-积分计算了复合型裂纹尖端的等效应力强度因子幅值,结合七点递增多项式对数据处理,得出了复合疲劳裂纹扩展速率曲线,分析了复合疲劳性能,并探讨了复合裂纹扩展的路径及断口特性。结果给出了纯Ⅰ型疲劳裂纹扩展速率曲线在稳定扩展阶段的Paris公式的参数;并表明:Ⅰ型疲劳裂纹扩展寿命最长,复合疲劳裂纹扩展寿命都有不同程度的减少;复合疲劳裂纹开裂方向的数值分析及实验结果与理论吻合;复合疲劳断口表现为脆性断裂。

摘要： 为研究Ⅰ型(张开型)、Ⅱ型(剪开型)复合裂纹的扩展行为,通过数值方法结合试验数据分析Ⅰ-Ⅱ复合型(30°、45°、60°)加载下AA7075材料高周疲劳裂纹扩展,分别利用等效应力强度因子幅值(ΔK^(*))和循环J积分(ΔJ)描述疲劳裂纹扩展速率,给出相应的Paris公式表达式;推导ΔK^(*)与ΔJ在线弹性断裂力学理论下两者之间的关系式。结果表明:所推导的ΔK^(*)与ΔJ理论关系式可以提供与数值方法相同的结果;由于等效应力强度因子均需经验公式复合获得,利用ΔJ能有效代替ΔK^(*)作为参数描述高周复合型疲劳裂纹扩展速率。

摘要： 为研究硬质聚氯乙烯材料的疲劳损伤扩展规律,本文进行了不同加载角度下的疲劳裂纹扩展试验,引入了基于连续损伤力学参数构建了损伤扩展速率与复合型裂纹等效应力强度因子幅值之间的表达式,通过损伤扩展速率分析了复合型加载下裂纹扩展的规律,得到各加载角度下材料的损伤参数。结果表明:计算模型可行;在复合型加载下随着加载角度的增大材料寿命延长;加载角度对材料损伤扩展速率存在一定的影响。

摘要： 为检验和提高最大周向应力准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,考虑T应力在脆性断裂中的作用,建立了广义最大周向应力准则.广义最大周向应力准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性KⅠ 和KⅡ 、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹断裂强度在应力强度因子空间分布特征的影响.T应力的加入使裂纹尖端应力场解析式对裂纹尖端应力分布的描述更加精确,因而提高了对裂纹扩展特征的预测精度.研究结果表明:T应力对断裂韧度预测结果影响显著,特别是在Ⅱ型断裂占主导地位时,影响更大;随着围压的增大,不同裂纹扩展区半径材料的断裂强度在应力强度因子空间内的分布特征逐渐趋于一致,且Ⅱ型断裂在复合型断裂所占的比例逐渐减小.脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制,考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂纹断裂韧度预测的精度.

摘要： 为实现复合型裂纹尖端变形场及J积分测量,对预制含中心贯穿复合型裂纹的端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂试件进行了拉伸观察试验,获得了复合型裂纹试件的变形图片序列.采用数字图像相关(DIC)方法得到试件表面的位移和应变场,运用J积分理论和DIC方法得到的变形场计算复合型裂纹尖端的J积分.将DIC方法得到的变形场结果以及运用J积分理论和DIC方法计算得到的J积分结果与有限元结果进行了对比分析.分析结果表明:DIC方法获得的变形场分布特点与有限元结果吻合较好;不同积分路径下的J积分具有守恒性,验证了DIC方法可以有效地计算J积分;相同拉伸位移和复合型裂纹下J积分随角度的增大呈下降趋势,裂纹从0°～45 °时J积分值变化较小,裂纹从45 °～67.5 °时J积分值有较明显的下降.

摘要： 为了实现端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂复合型裂纹尖端变形场测量及破坏模式分析,制作了含中心贯穿复合型裂纹的HTPB推进剂试件,进行了动态拉伸观察试验,获得了复合型裂纹的扩展特性,并通过数字图像相关方法(DIC)得到试件表面及裂纹尖端的应变场,对复合型裂纹尖端应变场特点及应变场与裂纹扩展规律的关系进行了研究.结果表明,复合型裂纹试件的拉伸过程可以分为线性段、非线性段和失效段三个阶段,裂纹沿与载荷垂直的方向扩展;数字图像相关方法采用大变形分析方法能有效解决试件大变形的问题,可以定量给出试件表面的应变场,且应变集中区域与理论结果吻合;复合型裂纹的扩展与应变场的变化密切相关,应变场在裂纹尖端产生应变集中,导致裂纹扩展.

摘要： 以带多点损伤的空孔板为研究对象,利用数值分析法分析裂纹起裂位置和裂纹倾斜角对应力强度因子的影响,对比了共线多裂纹与非共线复合型裂纹起始扩展速率和扩展寿命的差异.结果表明:非共线复合型裂纹起始扩展速率偏大,裂纹扩展寿命缩短约2.5％.在非共线复合型裂纹模型中,随着裂纹倾斜角增加,等效应力强度因子先增大后减小,且在15°时,整体裂纹扩展速率达最大值.相邻孔间裂纹的相对位置和相对方位影响裂纹的扩展路径,进而影响裂纹扩展寿命.

摘要： 为了研究来自不同方向的冲击加载作用对含裂纹巷道围岩破坏方式的影响,采用青砂岩作为试验材料,进行相应的模型试验研究.首先,在巷道围岩的圆拱顶处设置单裂纹以模拟围岩内天然的裂纹缺陷;随后,采用冲击试验机进行动态加载试验,通过应变计确定巷道模型内预制裂纹起裂时间及扩展速度,并进行相应的数值模拟分析,得到裂纹的扩展路径规律与巷道围岩的破坏方式;最后,将数值模拟结果与试验结果进行对比分析.研究结果表明:当冲击载荷来源于拱顶时,巷道围岩破坏主要为裂纹起裂、扩展,拱底发生拉伸破坏;当冲击载荷来源于侧帮时,巷道围岩仅在两侧拱肩处发生破坏.巷道围岩内预制裂纹的动态起裂韧度与冲击加载方向偏向角有关.在相同动态载荷作用下,巷道断面拱肩与拱脚压应力较大,容易产生拉伸破坏,动态稳定性较小.

摘要： 结构本身的非完善性及其性能逐步劣化是安全事故的主要原因,但目前针对诸如裂纹这类缺陷的诊断方法受不确定影响因素较大,而这些因素的信息又往往不易获得,使得基于大样本数理统计理论的随机可靠性分析失去数据支持导致诊断结果可靠程度不高.为了提高裂纹结构失效评估的可靠程度,本项目以复合型裂纹为对象,给出多维仿射空间转化下的裂纹寿命可靠性分析模型,并结合裂纹扩展的动态网格划分策略和状态函数不断发生变化情况下的蒙特卡洛模拟方法得到复合型裂纹扩展规律及其混合可靠性评价结果,为大型裂纹结构安全评价提供理论依据和方法指导.

摘要： 固体推进剂在生产和运输过程中,内部产生缺陷,而缺陷往往被理想化为裂纹,裂纹的出现影响了药柱的结构完整性,而且会对影响导弹的弹道性能,为了获得发动机的极限性能,就需要对推进剂药柱进行系统研究.ABAQUS功能强大的有限元软件,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统,模拟非常复杂的模型,处理高度非线性问题.ABAQUS中对于一般线弹性材料裂尖的应力强度因子可以直接在历程变量中得到.而对于推进剂类似分析时要经历大变形的材料,计算的分析步中就需要将几何非线性打开,此时在ABAQUS的结果中不能直接得到所要求的应力强度因子,必须通过J积分得到,论文介绍了裂纹面位移法求解复合型裂纹应力强度因子的整个过程,同时计算了推进剂裂尖复合型裂纹的应力强度因子进行了求解,并与理论值相比,计算结果可以作为推进剂裂纹扩展试件的尺寸选择提供很好的参考.

摘要： 本文以垂直于裂纹扩展径向平面上的主应力σ1及极径r的组合量√2πr·σ1为主应力强度因子σ1,提出主应力强度因子下的复合型裂纹初始扩展准则及扩展的静态断裂模型,在此基础上推导复合型裂纹的门槛值方程和裂纹面扭转角公式及裂纹扩展速率公式,定义复合型裂纹的理论门槛值,进行Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展试验。

摘要： 本文对含有预制裂纹的中心穿透裂纹板和复合型三点弯曲试样在动态载荷作用下进行了有限元模拟,裂纹面与载荷作用方向的夹角均取15°～90°之间的6种情况。得到了Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子的时间历程；并研究不同裂纹角对动态复合比的影响。结果表明,中心穿透裂纹板试样在15°和90°两种情况下KⅡ(t)和KⅠ(t)分别占主导成分；45°时KⅠ(t)和KⅡ(t)基本相同；随着裂纹面与载荷夹角的增加KⅠ(t)呈增加趋势而KⅡ(t)呈先增加后减小趋势。复合型三点弯曲试样动态应力强度因子的变化趋势与上述情况基本相同,但在30°时KⅡ(t)和KⅠ(t)几乎相同。以上结果为复合型裂纹动态起裂韧性的试验研究提供了理论依据。

摘要： 本文研究了回火温度对35CrMo钢Ⅰ、Ⅰ+Ⅱ、Ⅰ+Ⅲ复合型裂纹疲劳门槛值的影响.35CrMo钢试样在860°C淬火后,分别进行200°C、300°C、400°C、550°C、650°C回火.采用对称四点弯曲、反对称四点弯曲和斜裂纹对称四点弯曲等加载方式测定了Ⅰ型、Ⅰ+Ⅱ型、Ⅰ+Ⅲ型裂纹疲劳门槛值.试验结果表明:(1)35CrMo钢各种回火组织的Ⅰ+Ⅱ和Ⅰ+Ⅲ型疲劳门槛值均低于相应的Ⅰ型疲劳门槛值.(2)在Ⅰ型加载条件下,尖裂纹的疲劳门槛值比钝裂纹的低,在Ⅰ+Ⅲ复合型加载条件下情况相反,尖裂纹的疲劳门槛值比钝裂纹的高.(3)Ⅰ、Ⅰ+Ⅱ、Ⅰ+Ⅲ型疲劳门槛值均随回火温度升高出现峰值,400°C回火组织的Ⅰ型和Ⅰ+Ⅲ型疲劳门槛值最高,550°C回火组织的Ⅰ+Ⅱ型疲劳门槛值最高.(4)疲劳门槛值既受强度制约也与塑性有关,在强度和塑性两个因素配合适宜时,疲劳门槛值出现峰值.

摘要： 本文以垂直于裂纹扩展径向平面上的主应力σ及极径γ的组合量2πγσ作为主应力因子σ,提出了主应力因子下的复合型裂纹扩展的静态断裂模型,进行的Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展试验,并对断口进行了扫描电镜观察分析,试验表明:提出的裂纹扩展模型是适用的.

摘要： 研制了复合型裂纹断裂扩展试验夹具,提出了复合型裂纹长度测量的显微镜直读比拟法,应用设计的夹具和提出的裂纹长度测量方法在MTS810上进行了多种复合型裂纹扩展速率试验,获得了复合型裂纹扩展的a-N曲线及一些新的结果.

摘要： 为了探究Ⅰ型载荷分量对复合裂纹载荷位移曲线和极限载荷的影响,分别采用CCP(中心裂纹板)和CTS(紧凑拉伸剪切试样)模型进行模拟,取15°、30°、60°、75°裂纹倾角,通过有限元计算,得到裂纹尺寸a/w=0.3、0.5、0.7时的载荷位移曲线,并针对CCP与CTS模拟结果的差异做出分析.随着裂纹倾角的增加,CCP试样极限载荷呈下降趋势,即工型裂纹具有更高的危险性;而CTS试样由于载荷的作用,当裂纹尺寸a/w＜0.5时,裂尖产生闭合效应,极限载荷随工型载荷分量的增加呈上升趋势;当a/w＞0.5时,裂尖产生张开效应,极限载荷随Ⅰ型载荷分量的增加而逐渐下降.结果表明,随载荷中Ⅰ型载荷分量的增大,不同试样模拟得到的极限载荷变化规律存在显著差异.

摘要： 压力容器接管嘴位置结构和载荷情况比较复杂,若假想缺陷位于压力容器进口接管内隅角位置,在考虑接管载荷作用时,裂纹为复合型裂纹.本文建立含裂纹的三维有限元模型,分析在接管载荷单独作用、内压与接管载荷共同作用下裂纹尖端应力强度因子的分布和变化规律.分析结果表明在仅考虑接管载荷时,进口接管内隅角位置应力强度因子KⅠ、KⅡ和KⅢ都比较小,应力强度因子近似对称分布;内压对裂纹尖端的应力强度因子KⅡ和KⅢ基本没有影响.

摘要： 在MTS-NEW810疲劳试验机上开展了Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展速率及其可靠性的理论和试验研究.基于Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展速率公式构造了相应的随机变量裂纹扩展模型;采用5点增量多项式法拟合Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展速率试验数据;将理论预测结果与试验拟合结果比较,初步研究了Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹扩展裂纹尺寸与使用寿命的分布关系.

摘要： 本发明公开了一种实验器材，尤其是一种中心裂纹巴西圆盘Ⅰ、Ⅱ及复合型断裂辅助实验器，包括主体和转子；主体具有前部的圆盘放置端面和后部的刻度端面，主体上设置有从刻度端面贯穿至圆盘放置端面的安装孔；转子具有前部的安装端和后部的操作端，安装端上设置有裂纹安装结构；转子可转动安装在主体的安装孔中，并且转子的安装端与主体的圆盘放置端面对应，操作端与刻度端面对应。利用转子的转动可以调节巴西圆盘上裂纹与所加荷载的角度；在所使用中无需用手去直接接触巴西圆盘，这样可以避免压力机对操作者造成威胁；裂纹与压力机所加荷载的角度可以任意调节，从而方便适用，满足不同的实验要求。

摘要： 一种确定I/III复合型疲劳裂纹扩展速率方法，包括有如下步骤：第一，对于试验材料，首先加工为修正的CT试样，为了保持试样疲劳裂纹沿着最初的倾角方向扩展，在试样两边加工导槽；第二，利用电位法测量裂纹扩展长度；第三，确定△KI、△KIII及△Keq；第四，绘制lg（da/dn）‑lg（△Keq）曲线，根据曲线确定不同△Keq对应的疲劳裂纹扩展速率；具有成本低廉，方法简单，适用范围广的特点。

摘要： 本发明公开了一种模拟脆性岩石复合型裂纹扩展的相场方法，包括获取若干能量参数，建立相场控制方程；采用应变能球‑偏分解和F判据，建立模拟复合型裂纹扩展的分解相场控制方程；输入当前岩石数据，用交错求解法计算当前相场控制方程；采用计算后的当前相场控制方程，对脆性岩石复合型裂纹扩展进行模拟。本发明采用应变能球‑偏分解和F判据，能够综合准确模拟复合型裂纹，不仅可以模拟拉伸翼裂纹和剪切二次裂纹，还可以模拟剪切反翼裂纹。同时本发明考虑了压缩应变对Ⅱ型裂纹扩展的影响和弹性应变能的压缩部分，驱动II型断裂的弹性应变能也更多，从而更容易实现真正的II型断裂，使建模更加准确。

摘要： 本发明属于材料力学试验测试技术领域，特别是涉及到一种实现多种复合型裂纹扩展的试验装置及使用方法。该装置包括四个扇形弧板、两个U型钩、两个调节试样位置的带孔垫块，及若干复合型裂纹扩展试样。所述扇形弧板上具有三组通孔H1,i、H2,i和H3,i，i＝1,...,N，N为每组通孔的个数；每组通孔的圆心置于扇形弧板的同一半径上且等弧度间距排布，且每组通孔的最两端两个通孔Hj,1和Hj,N，j＝1,2,3相对于扇形弧板的圆心呈90度弧度关系。本发明能够实现标准化的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和不同复合比的Ⅰ/Ⅱ型、Ⅰ/Ⅲ型和Ⅱ/Ⅲ型复合裂纹扩展实验，且实验结果具有一定的对比性，可以为研究不同载荷复合比对复合型裂纹扩展行为的影响提供实验基础。

摘要： 本发明涉及力学实验装置技术与测试方法领域，旨在解决现有技术中的裂纹疲劳扩展速率试验装置不能方便地实现试样的对中、试验精度和可靠性不足的问题，提供I‑II复合型裂纹疲劳扩展速率试验装置及试验方法。I‑II复合型裂纹疲劳扩展速率试验装置包括两个夹具，用于分别夹持试样的两端；每个夹具均包括两个板面相对的夹板和连接两个夹板的锁紧结构；锁紧结构被配置成能够锁紧两个夹板使其夹持试样或松开两个夹板使其松开试样；夹具被配置成能够以使试样的对应端夹于其两个夹板之间且连接在其锁紧结构上的形式夹持在试样的对应端。本发明的有益效果是能够方便地确保所夹持的试样处于正确的例如对中的位姿，进而确保实现的精确和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种模拟脆性岩石复合型裂纹扩展的相场方法，包括获取若干能量参数，建立相场控制方程；采用应变能球‑偏分解和F判据，建立模拟复合型裂纹扩展的分解相场控制方程；输入当前岩石数据，用交错求解法计算当前相场控制方程；采用计算后的当前相场控制方程，对脆性岩石复合型裂纹扩展进行模拟。本发明采用应变能球‑偏分解和F判据，能够综合准确模拟复合型裂纹，不仅可以模拟拉伸翼裂纹和剪切二次裂纹，还可以模拟剪切反翼裂纹。同时本发明考虑了压缩应变对Ⅱ型裂纹扩展的影响和弹性应变能的压缩部分，驱动II型断裂的弹性应变能也更多，从而更容易实现真正的II型断裂，使建模更加准确。

摘要： 本发明提供一种用于江海直达船复合型裂纹扩展测试的精准调角装置，包括：滑轨片组包括结构相同的两块滑轨片，两块滑轨片首尾相连，在两块滑轨片上均设置有弧形的第一滑轨；夹片包括与待测试件连接的连接部以及设置在连接部上且滑接在所述第一滑轨中的滑块；推动件，在其上设置有第二滑轨，第二滑轨的尺寸形状与滑块相适配，并将推动件上的第二滑轨套装在滑块从所述第一滑轨中露出的部分上，且推动件还与所述滑轨片可移动连接。本发明则极大地提高了拉剪复合疲劳裂纹扩展实验加载角的精确度，可以实现角度的无极调节，使实验更真实地反映江海直达船结构节点复合疲劳问题，省去在变角度调节中的反复拆装，极大低提升拉剪复合疲劳实验的精确性与便捷性。

摘要： 本发明属于材料力学试验测试技术领域，特别是涉及到一种实现多种复合型裂纹扩展的试验装置及使用方法。该装置包括四个扇形弧板、两个U型钩、两个调节试样位置的带孔垫块，及若干复合型裂纹扩展试样。所述扇形弧板上具有三组通孔H

摘要： 本发明涉及力学实验装置技术与测试方法领域，旨在解决现有技术中的裂纹疲劳扩展速率试验装置不能方便地实现试样的对中、试验精度和可靠性不足的问题，提供I‑II复合型裂纹疲劳扩展速率试验装置及试验方法。I‑II复合型裂纹疲劳扩展速率试验装置包括两个夹具，用于分别夹持试样的两端；每个夹具均包括两个板面相对的夹板和连接两个夹板的锁紧结构；锁紧结构被配置成能够锁紧两个夹板使其夹持试样或松开两个夹板使其松开试样；夹具被配置成能够以使试样的对应端夹于其两个夹板之间且连接在其锁紧结构上的形式夹持在试样的对应端。本发明的有益效果是能够方便地确保所夹持的试样处于正确的例如对中的位姿，进而确保实现的精确和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置及方法，包括内部夹具、外部夹具、被测试件和测试系统，其中内部夹具由圆形衬套和销轴组成；外部夹具由C型弧臂板、圆板、螺栓、销钉和试验机夹头组成；测试系统包括高倍显微镜、显微镜读数杆、试验机、控制开关和测试处理系统组成。通过调节夹具在试验机上的装配角度，可分别实现单一的I、II、III型裂纹及其多种类型组合的三维复合型裂纹的静力加载或疲劳加载试验。安装于被测试件裂纹面两侧的高倍显微镜可实时观测三维裂纹包括长度和角度在内的扩展形态。本发明具有灵活调节裂纹类型和实时观测裂纹扩展形态的优点。