脆性材料

摘要： 高铝硅酸盐玻璃由于其较高的弹性模量和良好的力学性能逐渐成为主流结构材料,很好地满足了航空透明件轻质高强需求。高铝玻璃弹性模量高,属于脆性材料,深加工过程中边部易出现破边缺陷,会对玻璃力学性能产生不确定的影响。本文以8mm厚单片高铝玻璃为研究对象,通过单片玻璃落球冲击和层合件鸟撞冲击试验,探讨了化学增强玻璃破边缺陷对产品整体抗冲击性能的影响。结果表明,玻璃边部出现破边宽度尺寸不大于0.5mm时,单片玻璃落球冲击高度和层合件抗鸟撞性能基本保持不变。

摘要： 表面粗糙度受众多因素影响,脆性材料的特有属性使其表面形成机制更为复杂,导致其加工质量难以控制。通过构建表面粗糙度模型,可以对表面粗糙度进行预测,进而控制加工质量。为更好地借鉴前人的研究成果,总结了表面粗糙度的表征参数,归纳了建立表面粗糙度模型的方法,并对模型的主要研究流派及其发展历程、主要学术贡献、模型特点等进行了详细的分析及总结。最后,对表面粗糙度模型构建的未来研究方向进行了展望。

摘要： 在油气开采作业过程中,高压流动介质中固体颗粒对结构件的冲蚀磨损而引起综合表面性能下降,造成了基材损坏,严重影响了关键设备的使用寿命。冲蚀最先被破坏损伤的是材料表面,表面沉积涂层处理技术是改善特定应用中裸漏零部件特性的有效方法。提高表面涂层性能是设备抗冲蚀常用的手段,正越来越多地用于石油和天然气行业中。根据材料本身的物理特性,文中从塑性材料和脆性材料的分类评述了其各自冲蚀机理,综述了利用热喷涂技术、激光熔覆技术、电镀技术及气相沉积等技术制备抗冲蚀磨损涂层的研究现状和进展,介绍了这些技术在制备涂层过程和使用的主要仪器设备。提出了应用多种工艺技术交叉来制备抗冲蚀磨损涂层的方法和以后研究的重点。并对涂层抗冲蚀磨损领域未来的研究方向进行了展望,为固液或气固等多相流动介质的高压石油装备抗冲蚀设计提供参考。

摘要： 文章主要对活塞排渣碟式分离机的活塞内锥面磨损原因进行分析,并提出解决方案。从而使碟式分离机排渣更顺畅,减少转鼓内积渣现象,延长活塞排渣碟式分离机使用寿命,提高碟式分离机运行可靠性。

摘要： 了解广泛存在的类似页岩的脆性材料各向异性对工程安全具有重要意义。本研究将页岩视为粘结颗粒材料,基于离散单元方法研究了横观各向同性脆性页岩的损伤演化。再现了不同层理角的页岩试样的破坏模式,并对比了实验和数值模拟的抗压强度和弹性模量。引入微裂纹的概念,通过定义裂纹密度函数,系统地研究了单轴压缩条件下,页岩层理角对细观结构的影响。此外基于平均配位数建立了配位数变化与细观损伤的联系,并根据配位数的变化与裂纹数量将加载过程分为三个阶段,分析了不同阶段配位数与裂纹数量的对应变化关系。研究表明,页岩的裂纹密度随着层理角的增加而增加,而试样的平均配位数在加载过程中先上升后剧烈下降,颗粒集合体在单轴压缩条件下的应力应变及裂纹数量曲线与平均配位数曲线有良好的一致性。该研究揭示了横观各向同性脆性岩石的破坏过程和内在机理,将为页岩类脆性材料的工程应用提供理论指导。

摘要： 以共价键或离子键结合的脆性单晶、多晶和光学玻璃是能源、通信、交通和医疗领域新兴微电子和光电器件的核心材料。为满足高性能器件的制造需求,脆性材料通常需要经过磨削、研磨、抛光等超精密磨粒加工,获得具有原子级光滑的表面、近无损伤的亚表面和微米甚至纳米级的加工精度。优化磨粒加工工艺不仅可以有效地提高加工效率,降低制造成本,还能够延长脆性材料元器件的服役寿命,但开发高效率、低损伤超精密磨粒加工技术需深入理解脆性材料纳米尺度的去除机理。本文基于划擦力学原理,揭示脆性材料纳米尺度磨粒加工去除的本质,阐明磨粒加工过程中脆性材料脆性–塑性转变去除的基本原理,概述单磨粒纳米划擦脆性材料的形变和去除机制,以及磨粒加工过程中脆性材料的去除机理及材料微观结构对其局部变形及后续去除的影响规律,提出实现脆性材料高效延性加工的控制策略,有助于推动脆性材料超精密磨粒加工技术的进一步发展。

摘要： 氟化钙(Calcium fluoride,CaF_(2))晶体是一种非常重要的光学晶体,因其具备高透射率和良好的长期辐射稳定性被广泛应用于光学仪器中。随着光刻技术向较短波长的发展,CaF_(2)更是成为极紫外光刻物镜的首选材料。CaF_(2)是一种典型的脆性材料,断裂韧性很低,一般通过抛光加工制成CaF_(2)光学表面,所以其抛光加工技术与工艺尤其重要。总结了CaF_(2)的主要加工方法、工艺及研究成果,介绍了其粗加工阶段所涉及的超精密切削和固结磨料研磨方法;重点从超精密抛光这一方面,较全面地概述了浮法抛光、化学机械抛光、固结磨料抛光、磁流变抛光、振动辅助固结磨料抛光和离子束抛光等抛光方法的原理及进展,并对以上加工方法进行对比;最后,对CaF_(2)抛光加工技术的未来发展方向做了初步展望。希望能为CaF_(2)加工领域后续深入研究提供参考。

摘要： 为了分析不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破机理问题,通过实验室试验及数值模拟方法对水耦合装药和空气耦合装药爆破效果以及裂纹扩展机理进行研究。在实验中,试件材料采用透明均匀的PMMA(有机玻璃),炸药采用DDNP(二氮烷基苯酚),利用高速摄像机观察压裂和裂纹传播过程,然后从定量和定性两方面对不同耦合介质装药爆破下裂纹传播行为进行分析。观察实验过程以及数值模拟软件LS-DYNA分析结果表明,可以得到空气耦合介质下,试件炮孔周边次生裂纹少,裂纹分叉现象较少,形成规则的贯通裂隙。相比于空气耦合,水耦合介质条件下,炮孔周围形成规则不一的裂纹,破碎区直径增大,横向裂纹增多,对孔壁产生的压力较均匀,破碎效果好。同时在数值模拟分析中得出不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破应力云图和v-m时程曲线图,得出水耦合装药爆破可以获得更高的孔壁初始压力,且对孔壁产生的压力较为均匀,爆破的破碎效果更好。

摘要： 针对天然石材、人工晶体等材料复杂曲面加工中,初始毛坯与最终产品形状差别较大,粗加工材料去除量大,导致加工效率低、刀具磨耗严重的问题,提出了一种基于线锯加工和点加工协同去除的高效粗坯加工的解决思路.根据线锯加工特点,提出了对最终产品的数字化模型进行分层处理,利用多边形对各层二维外轮廓曲线进行包络,将层与层之间的多边形进行顺序拟合得到相应直纹面模型的建模思路.分析了不同包络多边形边数、连接方式所构建的不同直纹面模型对粗坯加工时间的影响.仿真结果表明,虽然增加多边形的边数或者通过层间旋转可以减小剩余未加工材料体积,但整体粗坯加工时间反而有所增加,从而不利于提高效率.粗坯加工时间可作为综合评价指标来优化构建直纹面模型.

摘要： 近场动力学假定一定范围内的物质点之间存在非局部相互作用,通过空间积分重构物质点的运动方程,克服了传统有限元方法位移场连续性条件的局限,在分析强非线性不连续问题时具有无网格属性的数值优势,已成为研究脆性材料破坏的新兴理论.本文简要介绍了近场动力学的基本内容及其理论框架,总结了近场动力学理论在脆性材料准静态裂纹扩展、动态裂纹扩展及冲击失效研究方面的应用现状.

摘要： 在有限元法基础上发展出的扩展有限元法在分析不连续问题时,无需加密或者重构网格,是分析各类不连续问题的有力工具.其基本原理是以单位分解的思想为基础,在常规有限元法位移表达式中补充一些加强函数以反映不连续性.本文在Matlab平台下编写了岩石、混凝土类准脆性材料的扩展有限元程序来模拟裂纹:考虑裂缝断裂过程区,采用黏聚裂缝模型对混凝土三点弯梁的破坏过程进行了数值模拟,计算断裂过程中的荷载—位移曲线.相比于Abaqus扩展有限元子程序,引入了裂尖加强函数,扩展后裂尖停留位置没有限制,计算结果更精确,应用更灵活.

摘要： 对于脆性材料来说,拉伸破坏是最常见的破坏模式.因此脆性材料抗拉强度的测量对于工程安全设计有着非常重要的意义.本文通过改变环氧树脂增塑剂比例得到了不同脆性的模拟材料,分别使用直接拉伸法、巴西圆盘法和圆环对径受压的方法来测得材料的抗拉强度,发现随材料脆性降低,三种方法所测得的材料抗拉强度值差距减小.然后利用高速摄像测量技术结合数字图像相关方法测量得到圆环试件破坏前夕表面的变形场,发现圆环的破坏形式主要是由于圆环内孔上下顶点的拉应力达到了材料的抗拉强度极限所引起.

摘要： 本文采用ABAQUS应用软件对准脆性材料泛形裂纹扩展进行了数值模拟研究,其中,材料性质的非均匀性由Weibull分布表征,裂纹扩展由基于扩展有限元的粘聚裂纹模型描述,首次得到非均匀准脆性材料中断裂面的泛形构形.利用计盒维数计算给出了断面构形的泛形复杂度,计算结果与实验结果吻合较好.进一步研究发现,材料断裂面复杂度与断裂能呈正相关关系.

摘要： 本文以陶瓷类脆性材料为研究对象,建立单条直线型中心斜裂纹的陶瓷材料单轴压缩离散元模型,研究单轴压缩过程中中心斜裂纹的断裂角及微裂纹扩展方向,并分析微裂纹在单轴压缩情况下的扩展及材料的断裂破坏模式;在建立多条随机微裂纹单轴压缩离散元模型的基础上,结合微裂纹数量、长度等变量建立裂纹密度函数,并通过记录加载过程中的应力应变关系及其他相关数据,研究微裂纹密度函数对脆性材料力学性能的影响.通过离散元建立了单条直线型中心斜裂纹单轴压缩模型，通过加载，斜裂纹的断裂角出现在70°左右，而当斜裂纹处于32°-35°时，样品处在临界破裂点，由此可知，仿真结果与最大周向应力理论相符。在建立多条随机微裂纹单轴压缩离散元模型的基础上，结合微裂纹数量、长度等变量建立裂纹密度函数。随着裂纹密度的增加，样品的力学性能严重下降。

摘要： 岩石作为一种脆性介质，其内部常分布裂隙、孔洞等各种缺陷，这些原始缺陷在外部荷载作用下促使裂纹的孕育、萌生、繁衍、扩展和贯通，导致岩石的宏观变形与破坏表现出明显的不连续性、非均匀性、各向异性和非弹性等特点。岩石类材料在外荷载作用下的裂纹扩展，特别是在动荷载作用下的裂纹弯曲和分叉行为，对深入了解材料的力学特性和破坏模式有着重要意义，一直是理论和工程界关注的重要问题。rn 运用岩石破裂过程分析软件RFPA-dynamics,对应力波作用下含颗粒脆性材料的裂纹扩展过程进行了数值模拟,分析了软硬颗粒及双向荷载对裂纹扩展的影响.结果表明:(1)软硬颗粒对裂纹扩展方式有一定影响:表现在硬颗粒模型中,裂纹水平扩展长度较长,且出现羽状结构裂纹,软颗粒模型裂纹水平扩展长度较短,未出现明显羽状裂纹,空洞模型出现裂纹绕行现象;(2)颗粒与基质弹性模量比值是影响含颗粒物的岩石材料裂纹路扩展方式的主要因素,而各自弹性模量绝对值对其影响不大;(3)双向动态荷载作用下,裂纹在分支前均会沿着初始裂缝的方向前进一段距离,不同荷载比率下试样的裂纹扩展方式不同,表现在随着荷载比率增大,裂纹分叉的角度增大,裂纹扩展距离减小.

摘要： 利用颗粒模型研究脆性材料的渐进破坏问题,将面临着宏细观参数的匹配及细观破裂程度的统计评价等问题.本文基于连接键颗粒模型,提出了利用宏细观应变能等效表征细观弹性参数的方法,给出了弹性参数修正因子的一般表达式,并通过算例研究了修正因子与颗粒平均邻居数的对应关系;形成了个体弹簧断裂的能量表述方法及基于断裂能的能量修正方法,并给出了相应的参数标定步骤;提出了破裂度、破裂梯度及破裂方向等表征材料细观破裂程度的评价指标,并通过单轴压缩算例验证了上述指标的合理性及可行性.

摘要： 本文运用断裂刚性节点模型,基于经典梁板理论建立了两种脆性材料界面力学模型,同时运用此模型建立了两种脆性材料界面的强度准则,与原有的纯经验的椭圆形式破坏准则相似,同时为椭圆形式破坏准则提供了理论支持.

摘要： 为评价爆炸冲击波威力大小,根据脆性材料的强度尺寸效应,采用纸张这种典型的脆性薄膜材料以及自制的薄膜固定装置,研究了不同尺寸的周边固支的圆形脆性薄膜材料在冲击载荷作用下的响应特性.通过实验研究,得到了薄膜破裂时的冲击波超压随薄膜直径的变化规律,并对3种纸张材料在不同尺寸条件下破裂时的冲击波超压临界值进行了标定,给出了该固定装置约束下的薄膜破坏临界超压的计算公式,可用于外场试验的爆炸场的威力测试,是一种简单易行的测试方法.

摘要： 针对玻璃材料中的失效波现象,对其形成机理进行了总结分析.根据玻璃和陶瓷平板撞击的实验结果,在"原生微裂纹就位扩展"机理的基础上,提出了失效波现象的形成机理是材料内部微裂纹的不均衡扩展,并通过数值模拟证明了这一机理的合理性.

摘要： 过往为采求结构体受火害后之伤损程度多以钻心方式进行试体取样,而后于实验室进行破坏性单压试验测其残余强度,此法除麻烦与耗时外,取样过程更对结构体造成二次伤损:故如能发展一具简易、快速与适确性之现地非破坏性火害伤损判识系统,搭配建立之火害破坏特征资料库,将可对其材料量化之伤损程度立即评估,以利现场监定人员进行判识之参佐.本研究为模拟隧道(一、二次)衬砌于热力作用下,于侧壁压力破坏之材料力学行为(巨观尺度下材料劲度、强度、韧度变化)为例,以不同抗压强度之脆性材(如人造之混凝土、喷凝土)受火害最高温度600°C之热损后,冷却降至常温状态遂施以单轴压缩之破坏性试验,试验中利用环状伸张计讯号回肴控制技术,得具材料真实峰后行为的完整加载历程,并同步佐以非破坏检测技术之声射法(被动式声学)裂源定位技术观察材料,「内部」裂损位置与破坏特征,解析其材料受单轴压缩应力路径于微观尺度下内部,「时、空」间破裂特征(丛众).此外,本研究首度尝试以超音波脉冲(主动式声学)之复合式指标,「剪-压波速比(Vs/Vp)」作为界定火害伤损程度之辨识指标,建立其指标与脆性材之火害伤损判识关联性,由脆性材单压试验成果得知,于环状伸张计讯号控制下,随混凝土设计强度增加其峰后行为恐由ClassⅠ转变为ClassⅡ破坏模式;受火害最高温度600±36°C之混凝土(fc'=420kgf/cm2),其劲度、强度与韧度折减率分别可达75、77与48％;且火害后超音波剪压波速比上升32％,即代表火害伤损程度与波速比成正相关,藉此印证,「剪-压波速比」可作为界定火害伤损程度辨识指标之适确性;未来透过相关资料库建置与系统开发,将可于灾害现场以此指标快速与准确获得其量化之力学伤损程度.

摘要： 本发明是有关于一种脆性材料基板的裂断装置及脆性材料基板的裂断方法，基板(100)借由在排气部(74)的作用下经由吸附槽(72)及吸附口(71)对基板(100)与弹性薄片构件(101)之间进行排气，而被吸附保持于弹性薄片构件(101)上。若于此状态下借由裂断棒(14)按压基板(100)，则借由弹性薄片构件(101)的弹性力而于基板(100)产生弯曲应力，从而于与刻划线(99)相对应的位置将基板(100)裂断。本发明提供的脆性材料基板的裂断装置及脆性材料基板的裂断方法即使不使用黏着性膜亦可将基板裂断，从而可削减黏着性膜的成本。

摘要： 一种脆性材料用划线轮，由通过共有旋转轴线的两个圆锥台底部相交而形成有圆周棱线的外周缘部、以及沿所述圆周棱线在圆周方向上交替形成的多个缺口及突起构成；所述突起由在所述圆周棱线形成缺口后残留的、在圆周方向上具有长度的所述圆周棱线的部分构成，所述划线轮在压接于脆性材料基板的状态下滚动，以在所述脆性材料基板上形成划线及从划线朝所述脆性材料基板的厚度方向伸展的垂直裂痕，其中，所述缺口在所述圆周棱线的整周上以20～50μm的间距形成，所述缺口的深度是0.5～3.0μm，所述缺口的圆周方向上的长度比所述突起的圆周方向的长度短，且所述缺口的圆周方向上的长度是1～14μm的范围。从而可抑制高渗透效果且使对玻璃表面的咬合(接触)良好。

摘要： 本申请发明涉及一种脆性材料用划线轮、使用此划线轮的脆性材料衬底的划线装置以及划线工具。本申请发明提供一种切割面质量(端面强度)强、接触性良好、可内切且交点跳跃少的构成的脆性材料用划线轮。本发明的划线轮具有：共有旋转轴的两个圆锥台的底部相交形成圆周棱线(13)的外周缘部、以及沿该圆周棱线(13)在圆周方向上交替地形成的多个切口(15)及突起(16)；突起(16)是由圆周棱线(13)经切取而残留的在圆周方向上具有长度b之圆周棱线(13)的部分所构成，切口(15)其圆周方向的长度a短于突起(16)的圆周方向的长度b，且遍及圆周棱线(13)整周是以8μm以上且18μm以下的节距P形成。

摘要： 本发明提供一种脆性材料用划线轮，该脆性材料用划线轮由共有旋转轴的两个圆锥台底部相交而形成圆周棱线的外周缘部、以及沿所述圆周棱线在圆周方向上交错形成的多个缺口及突起构成；所述突起由在所述圆周棱线形成缺口后残留的、在圆周方向上具有长度的所述圆周棱线的部分构成，在该脆性材料用划线轮中，所述缺口在所述圆周棱线的整周上以20～50μm的间距形成，其深度是0.5～3.0μm，其圆周方向上的长度比所述突起的圆周方向的长度短，从而可抑制高渗透效果且使对玻璃表面的咬合(接触)良好。

摘要： 本发明提供一种脆性材料用划线轮，该脆性材料用划线轮由共有旋转轴的两个圆锥台底部相交而形成圆周棱线的外周缘部、以及沿所述圆周棱线在圆周方向上交错形成的多个缺口及突起构成，所述圆周棱线的中心线平均粗糙度Ra是0.40μm以下；所述突起由在所述圆周棱线形成缺口后残留的、在圆周方向上具有长度的所述圆周棱线的部分构成，在该脆性材料用划线轮中，缺口在其圆周方向上的长度比所述突起的圆周方向的长度短，从而可抑制高渗透效果且使对玻璃表面的咬合(接触)良好。

摘要： 本发明提供能够在不经由折断工序的情况下将脆性材料整体切割的脆性材料的切割方法、脆性材料的切割装置、以及在不经由折断工序的情况下被整体切割的切割脆性材料的制造方法和切割脆性材料。本发明的脆性材料的切割方法包括输送切割工序，在该输送切割工序中，一边使用红外线线式加热器(10)对脆性材料(2)呈线条状会聚照射红外线，一边使红外线线式加热器(10)相对于脆性材料(2)在沿着线条延伸的方向上移动，从而将脆性材料(2)沿着线条切割。

摘要： 本发明涉及一种用于脆性材料基板的划刻器；一种用于对分离开的脆性材料基板的侧边缘进行抛光的脆性材料抛光设备；以及一种用于脆性材料基板的划刻和断开系统，包括至少一个用于脆性材料基板的划刻器和一个脆性材料基板抛光设备，该脆性材料基板抛光设备用于在由划刻器划刻后的脆性材料基板已经被分离开之后对分离开的脆性材料基板的侧边缘进行抛光。为了处理在用于平板显示器的划刻和断开系统中使用的大尺寸基板，断开步骤被省除，并且所述划刻和断开系统利用划刻器和抛光设备构造而成。

摘要： 本发明公开了一种多物理场脆性材料激光抛光方法及脆性材料抛光设备，激光抛光方法包括步骤：加热脆性材料；保持对脆性材料的加热，并激光抛光脆性材料；超声波振动激光抛光脆性材料所形成的熔池；在熔池的上方对熔池施加具有气压的气流，以使熔池中的溶料受切向力分布均匀；其中，所述脆性材料激光抛光方法的加热高温、超声振动和气流共同作用于所述熔池，以使所述熔池熔融状态时间延长，热毛细力、毛细力作用时间充分，激光抛光表面平滑、紧密、无裂纹。本发明的多物理场脆性材料激光抛光方法提高激光抛光平滑效果，同时使得脆性材料表面更加紧密，减少或者消除裂纹的产生。

摘要： 作为脆性材料基板的玻璃基板(1)的端部精加工装置(90)具备第一加热部(10)及第二加热部(20)。第一加热部(10)为了将玻璃基板(1)的端部熔融、使凹凸平滑化而加热该端部。第二加热部(20)用比第一加热部(10)产生的加热温度低的温度对通过第一加热部(10)而被实施平滑化的位置附近的玻璃基板(1)的板面进行加热。

摘要： 本发明提供一种沿着切断既定线(L)切断脆性材料基板(W)的脆性材料基板(W)的切断装置(20)，其具备：加工台(3)，配置脆性材料基板(W)；始端龟裂形成部(21)，其在脆性材料基板(W)的切断既定线(L)上的使脆性材料基板(W)移动时的移动方向的前端部形成始端龟裂(41)作为初始龟裂；终端龟裂形成部(22)，其在脆性材料基板(W)的切断既定线(L)上的使脆性材料基板(W)移动时的移动方向的后端部形成终端龟裂(42)作为初始龟裂；激光照射部(23)，将激光(C)照射于脆性材料基板(W)上；冷却剂喷射部(24)，将冷却剂(R)喷射于脆性材料基板(W)上；及移动手段(25)，使脆性材料基板(W)相对于激光照射部(23)及冷却剂喷射部(24)朝预先设定的方向移动。