裂纹扩展

摘要： 背景:与基于面骨密度的临床工具相比,特定载荷条件下的有限元模型强度分析越来越多用于改善对骨折风险的评估.然而,大多数有限元模型仅限于估计骨强度和可能发生骨折的位置,不能对骨折过程本身进行建模.目的:在ABAQUS软件中使用扩展有限元法对股骨颈骨折裂纹进行模拟,采用基于最大主应力和能量的准则来确定裂纹的起裂位置和裂纹扩展路径.方法:收集1名健康志愿者股骨近端CT数据,以DICOM格式导入Mimics重建三维模型,赋予皮质骨、松质骨相应材料参数.最初进行静态分析,以评估骨应力分布并确定骨折危险区域.基于应力结果和排除边界附近的单元,定义了允许在扩展有限元法分析中发生断裂的富集区,当主应力超过116 MPa时单元发生裂纹萌生,预测裂纹位置与演变过程.结果 与结论:①静力学分析:在站立位载荷下,股骨颈出现应力集中,最大等效应力为711.8 MPa,根据第四强度理论,股骨皮质骨屈服强度为116 MPa,当前载荷下股骨颈将发生不可逆的塑性破坏.此外,最大主应力集中于股骨颈外侧,最大值超过116 MPa.②裂纹扩展分析:裂纹的产生是一个蓄积能量的过程,随着应力不断增大并超过阈值时,股骨颈外上方开始出现单元损伤,此时为黏性裂纹状态,仍有抗断能力.随着应力继续增大,该单元完全失效,此时裂纹面周围及尖端应力值迅速降低,应力集中向单元两侧分布.裂纹先后向股骨颈前上、后下方向延伸,最终形成股骨颈骨折.③基于断裂力学建立的股骨近端骨折模型,既能很好地预测弹性行为,又能很好地预测站立载荷下的断裂裂纹路径及评估力学性能和临界主应力的影响,同时强调了充分校准断裂标准的重要性.该方法较强度理论建模方法提供了更多关于骨折裂纹扩展机制的信息,有助于对骨折潜在风险的深入探究.

摘要： 背景:与基于面骨密度的临床工具相比,特定载荷条件下的有限元模型强度分析越来越多用于改善对骨折风险的评估。然而,大多数有限元模型仅限于估计骨强度和可能发生骨折的位置,不能对骨折过程本身进行建模。目的:在ABAQUS软件中使用扩展有限元法对股骨颈骨折裂纹进行模拟,采用基于最大主应力和能量的准则来确定裂纹的起裂位置和裂纹扩展路径。方法:收集1名健康志愿者股骨近端CT数据,以DICOM格式导入Mimics重建三维模型,赋予皮质骨、松质骨相应材料参数。最初进行静态分析,以评估骨应力分布并确定骨折危险区域。基于应力结果和排除边界附近的单元,定义了允许在扩展有限元法分析中发生断裂的富集区,当主应力超过116 MPa时单元发生裂纹萌生,预测裂纹位置与演变过程。结果与结论:①静力学分析:在站立位载荷下,股骨颈出现应力集中,最大等效应力为711.8 MPa,根据第四强度理论,股骨皮质骨屈服强度为116 MPa,当前载荷下股骨颈将发生不可逆的塑性破坏。此外,最大主应力集中于股骨颈外侧,最大值超过116 MPa。②裂纹扩展分析:裂纹的产生是一个蓄积能量的过程,随着应力不断增大并超过阈值时,股骨颈外上方开始出现单元损伤,此时为黏性裂纹状态,仍有抗断能力。随着应力继续增大,该单元完全失效,此时裂纹面周围及尖端应力值迅速降低,应力集中向单元两侧分布。裂纹先后向股骨颈前上、后下方向延伸,最终形成股骨颈骨折。③基于断裂力学建立的股骨近端骨折模型,既能很好地预测弹性行为,又能很好地预测站立载荷下的断裂裂纹路径及评估力学性能和临界主应力的影响,同时强调了充分校准断裂标准的重要性。该方法较强度理论建模方法提供了更多关于骨折裂纹扩展机制的信息,有助于对骨折潜在风险的深入探究。

摘要： 为研究煤层开采过程中底板渗透性变化规律,利用Rock Top多场耦合试验仪,采用稳态和瞬态2种方法测得不同应力作用下红砂岩渗透率,对红砂岩加载过程中内部裂纹发展变化规律及渗流特性进行分析,结果表明:对岩样进行应力差20 MPa等梯度加载,全应力-应变曲线呈台阶状,根据裂纹体积应变法确定应力-应变各阶段的应变阈值,可将其划分为5个阶段:压密闭合阶段—线弹性阶段—裂纹稳定扩展阶段—裂纹非稳定扩展阶段—峰后应变与破坏阶段;利用渗流进、出水口双泵设计,在5个渗透压差下利用稳态法测试不同应力作用下岩石渗透率,结果表明在不同渗透压差下岩石渗透率均经历缓慢下降—缓慢增加—快速增长3个阶段,与全应力-应变-渗流曲线规律一致,并与试件内部裂纹发展规律相对应;采用瞬态法测试得不同应力差下渗透率变化规律,与稳态法-渗流规律相一致,由于测试方法不同,瞬态法比稳态法测得岩样渗透率高出1~2个量级,均表明红砂岩属于低渗类岩石;通过对完整岩样施加不同应力差模拟底板岩体状态,发现煤层底板压缩区渗透性减小,膨胀区渗透性增大,随着工作面推进,底板渗透性呈现先减小后增大的趋势,试验结果进一步揭示了随工作面推进底板岩体的渗流特性,为底板突水防治提供了重要的理论依据。

摘要： 本文以某燃气企业区域调峰天然气球罐为例,针对开罐检测发现的裂纹扩展的问题,基于断裂力学基本理论,分析裂纹扩展作用机理,从Ⅰ型、Ⅱ型裂纹应力强度因子计算方法入手,利用叠加原理得出了Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子计算方法应用该计算方法分析了裂纹扩展的影响因素,结果表明:初始裂纹尺寸和运行压力为主要影响因素该计算方法提供了一种预测调峰天然气球罐裂纹扩展的分析方法。

摘要： 桥梁钢结构在近海大气环境下的应力腐蚀问题已引起众多关注,而金属磁记忆检测技术对钢构件缺陷检测的高效便捷性使其在腐蚀检测领域的应用成为可能。本文分析了应力对腐蚀及磁记忆信号的影响机理,建立了腐蚀和金属磁记忆检测之间的关系,揭示了运用金属磁记忆检测技术进行腐蚀区域定位的机理,为腐蚀定量检测和腐蚀区域反演提供了理论基础。

摘要： 火炮发射过程中身管内膛环境十分恶劣,经过一定射击发数后内膛往往出现不同程度裂纹,影响身管寿命及发射安全性。采用有限元软件建立了包含膛线及不同位置初始裂纹的身管有限元模型,基于线弹性断裂力学理论研究了膛压、弹带摩擦力、自紧残余应力等载荷作用下身管内壁不同位置初始裂纹的扩展特性,得到了影响身管疲劳裂纹扩展寿命的危险因素为身管内壁阴线纵向裂纹,基于疲劳裂纹扩展理论,以临界断裂韧度为失效判据,获得了无镀层身管在包含不同数量初始裂纹时的剩余寿命。研究对于火炮身管的发射安全性评估、寿命预测及寿命提升研究具有重要的参考价值。

摘要： 传统身管疲劳寿命评定采用实弹射击和实验室液压疲劳试验相结合的方法进行,未充分考虑火炮发射时动态载荷对身管的冲击疲劳作用。为此,研制了身管冲击液压疲劳试验装置,为揭示身管冲击疲劳规律提供了新手段。依托该装置,在实验室条件下再现了身管胀膛和膛炸现象。试验结果表明:在冲击载荷作用下,身管壁内主裂纹逐渐形成并沿径向扩展,造成身管剩余强度局部严重削弱,最终在裂纹扩展至临界尺寸时身管因无法承受再一次的冲击载荷而呈撕裂状破坏。身管的表面加工质量、裂纹的形状和深度、疲劳载荷的大小、加载频率和加载顺序等因素对身管疲劳行为均有影响。因此,要注意从设计、制造、使用、维护和保养等方面综合施策以延长身管疲劳寿命。

摘要： 为实现混凝土水泥浆硬化收缩在骨料周围产生裂纹的预测问题,通过环向应力传感器试验测试水泥浆在硬化过程中对骨料的特征应力,并通过混凝土收缩平面弹性模型,建立特征应力与水泥浆体和骨料的函数关系。同时,建立水泥浆基体和骨料的2种界面(光滑界面和完全结合界面)类型的断裂力学模型,通过数值计算分析水泥浆收缩时裂纹扩展驱动应力和时间的上限和下限。研究结果表明:水泥浆硬化收缩时特征应力与时间满足Langmuir函数关系,相关系数达0.97以上。光滑界面和完全结合界面模型中裂纹长度因子均随归一化裂纹长度的增大先迅速增大而后缓慢减小,且归一化裂纹长度在0.55~0.65之间时2个裂纹长度因子均达到最大值。裂纹扩展的临界应力和临界时间对裂纹尺寸均具有显著的依赖性,随归一化裂纹长度增大先急剧减小而后缓慢增大,均在归一化裂纹长度在0.5~0.7之间出现极小值,此时裂纹扩展所需要的驱动应力最小,时间也最短。同一归一化裂纹长度时,光滑界面时的临界压力和临界时间均小于完全结合界面,光滑界面时比完全结合界面更容易导致裂纹扩展。基于光滑界面和完全结合界面模型裂纹扩展难易程度分析,进而能够预测实际水泥浆基体和骨料界面结合形式及结合程度。

摘要： 为了研究裂纹扩展问题,将光滑有限元法(S-FEM)与扩展有限元法(X-FEM)相结合,形成光滑-扩展有限元法(S-XFEM)算法及程序。首先基于光滑-扩展有限元法理论,得到裂纹应力强度因子计算方法,编写适用于一般有限元法的通用程序,对含有中心裂纹的无限大平板受单向拉伸的模型进行分析。通过改变网格尺寸和裂纹角度分析对裂纹应力强度因子的影响,并将该算法所得的Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ型、Ⅱ型复合裂纹的应力强度因子数值与理论数值进行对比。随着网格尺寸的不断减小,利用S-XFEM所得的I型、Ⅱ型的应力强度因子值不断逼近于精确解;随着裂纹度数的增加,Ⅰ型的应力强度因子值不断增大,Ⅱ型裂纹的应力强度因子值随角度先增大后减小,并且角度越大,裂纹越接近于Ⅰ型裂纹。可见,利用光滑-扩展有限元法计算所得的应力强度因子具有较高的精度和良好的适应性。其次,在此基础上,引入裂纹扩展判据,利用MATLAB编程对含侧边裂纹板和含孔洞梁四点弯曲实验模型进行裂纹扩展路径研究。结果表明:通过模拟算例所得的裂纹扩展路径结果与已有文献所得的裂纹扩展路径一致。采用光滑-扩展有限元方法进行裂纹扩展研究,相较于利用其他裂纹扩展研究的方法,不需要对裂纹附近区域的网格进行重划分或加密,使得分析过程更加简单,计算效率明显提高。

摘要： 集成电路芯片快速分割是半导体器件制造的关键工艺。通常采用固定的单点金刚石刀刃划线切断,但其过程会产生不规则裂纹,损害芯片电路。因此,针对单晶硅与蓝宝石两种芯片材料,采用直径为2.5 mm的金刚石刀轮进行滚压脆断加工实验,分析不同加工工艺下的应力分布,探究刀轮几何形状和工艺参数对不同材料的裂纹扩展和滚压脆断质量的影响。结果表明:刀轮刃端处集中的张应力引起微裂纹的产生与扩展,在滚压方向上逐渐形成微切痕,导致最后的脆断,但也会产生横向裂纹,使脆断边缘破碎。在合适的张应力下,边沿破碎低至约1μm,脆断面质量较高。此外,若芯片材料硬度和断裂韧度大,可选择较小的刀轮角度和较大的滚压压力。当单晶硅滚压压力为0.015 MPa,刃端接触处的张应力在100 MPa左右,蓝宝石的滚压压力为0.095 MPa,张应力在350 MPa左右时,滚压脆断后的断面裂纹扩展相对均匀,断面质量最优。最后实验显示,具有微锯齿结构的金刚石刀轮切割集成电路芯片的边沿质量较好。

摘要： 表面裂纹是金属结构中的常见缺陷,表面裂纹的扩展会影响钢结构的承载能力和使用寿命.因此,对表面裂纹扩展的监测十分必要.本文利用ABAQUS/Standard静力通用分析对钢板表面裂纹的开裂进行了数值模拟,并利用ABAQUS/Explicit显式动力分析模拟了钢板表面裂纹开裂过程中,lamb波的激励和传播.根据有限元分析获得的数据,计算了表面裂纹开展的各个阶段,lamb波的相对非线性参数.结果表明,当表面裂纹开展至信号传播路径时,lamb波相对非线性参数明显增大.本文还对比了表面裂纹和贯穿型裂纹产生的lamb波相对非线性参数.结果表明,相同能量量级下,贯穿型裂纹产生的相对非线性参数大于表面裂纹.

摘要： 从2008年1月中国第一条高速列车京津城际运营至今,高速列车的许多零部件包括车轮、制动盘、车轴和轴承等都经历了108周次,有的甚至1011周次的疲劳载荷.在运营过程中,出现了车轮轮辋辋裂和踏面剥离、制动盘热裂纹、车轴划伤和轴承剥离等现象.这些疲劳损伤严重威胁着高速列车的行车安全,其中车轮的疲劳破坏由于危险性更大,受到人们的关注.本论文以铁路车轮为对象,通过失效分析和模拟仿真相结合的方法,研究了车轮辋裂疲劳裂纹扩展.

摘要： 聚乙烯具有非常优良的力学性能,聚乙烯管道广泛应用于燃气、供水和排污工程.慢速裂纹扩展是聚乙烯压力管道长期承载下的主要失效机理.本文探讨聚乙烯材料的疲劳裂纹扩展规律和内压作用下管道的蠕变寿命预测方法.通过不同应力比下的疲劳裂纹扩展试验,得到聚乙烯材料的慢速裂纹扩展规律,将蠕变视为疲劳的特殊情况,将疲劳裂纹扩展规律外推至蠕变裂纹扩展规律,基于线弹性断裂力学理论,预测得到聚乙烯管道蠕变寿命,并与ISO9080外推方法进行比较,验证了基于断裂力学加速预测方法的有效性.

摘要： 为了揭示薄层状岩体单层厚度对裂纹扩展路径的影响,利用ABAQUS软件进行数值模拟,对含预制裂纹的不同单层厚度的层状岩体进行三点弯曲数值试验,岩体试样长度和宽度一定(512mm×128mm),分5种不同的单层厚度建模,单层厚度分别为:64mm、32mm、16mm、8mm、4mm.提取破裂过程中的声发射信息及主裂纹路径参数,对比分析不同层理厚度时,岩体的峰值载荷、声发射事件数、累计声发射事件数、主裂纹长度等对单层厚度的变化规律.研究结果表明:(1)薄层状岩体的强度与单层厚度有一定关系,单层厚度越大,岩体的抗弯强度越小,并且这种变化是非线性的.(2)在不同层厚条件下,层理面均表现出了阻止裂纹向上扩展的效果.同时,裂纹在层状岩体中的扩展是不连续的,裂尖沿层理面发生了水平迁移,整体呈现阶梯状.(3)在三点弯曲条件下,随着单层厚度的减小,岩体破裂时的裂纹总长度先增大后减小.(4)裂纹在岩体层面扩展时破裂类型多为滑移与拉张破裂的组合,而在非层理面的岩体内部扩展时,以拉张破裂为主.(5)薄层状岩体在三点弯曲条件下,声发射事件在岩体的压密阶段几乎没有出现,直至接近峰值载荷时才大量涌现.到了载荷快速下降时,单位时间的声发射事件数也达到最大.研究结果将对预测层状岩石的裂缝演化提供依据.

摘要： 本文提出了一种新的基于摄动级数方法的结构裂纹扩展数值计算方法.充分考虑初始裂纹长度中存在的测量误差,利用含小参数的摄动项来定量表征初始裂纹长度的扰动量,同时将裂纹扩展方程的数值解展开为含小参数的摄动级数形式.在此基础上,利用积分形式的摄动级数展开方法,推导出结构裂纹扩展的修正方程.将含摄动项的初始条件引入到修正方程中,能够获得裂纹长度随循环周数的演化历程曲线.通过数值算例,将裂纹长度和循环周数的数值计算结果与试验结果进行了对比,验证了本文所建立方法的有效性和可行性.

摘要： 随着高铁的发展,对于高铁内部的各种零部件的标准也随之提高.轴箱轴承作为关键部件之一,由于其复杂的服役环境,因此轴承的质量成为直接影响列车运行安全的因素之一.为了研究高铁轴承在运行过程中的应力分布及疲劳特性.本文主要采用ABAQUS软件建立轴承的有限元模型.通过对轴承有限元进行运动状态仿真来观察应力分布,并运用Franc3D软件对轴承进行疲劳特性分析判断滚动接触疲劳裂纹的扩展.通过以上研究,对轴承滚动接触应力有了更深的认识,也通过疲劳特性分析来预测轴承运行过程中次表面裂纹扩展的趋势,也为以后的试验提供了理论服务.

摘要： 作为三维封装技术之一,硅通孔互连技术(TSV)能有效地利用空间减小封装尺寸,具备低功耗、小尺寸、高密度等优势.在电力芯片封装中广泛应用.TSV可靠性研究尚不成熟,TSV样品经过冷热冲击实验后,使用FIB对Cu/Si界面进行精细加工并观察,研究TSV在冷热冲击条件下的可靠性表现及失效机理.实验前后结果对比发现,Cu填充物体积增大,并溢出TSV通孔,EBSD结果前后对比显示,Cu晶粒尺寸在冷热冲击实验后出现明显增大;通过样品截面处理可发现Cu/Si界面存在开裂分离现象;可在TSV样品裂纹尖端处观察到不规则的Cu晶粒,该晶粒加大了裂纹扩展所需的剪切应力,对裂纹延伸起到了阻挡作用.

摘要： 中国动车组的发展经历了引进-消化-吸收-再创新的阶段,但是在修程修制领域,目前采用借鉴国外标准和运营经验相结合的方法,实际上是逆向设计的方法.这导致车轮检修周期调整缺乏理论依据,成为动车组自主化“卡脖子”的问题.本文基于实际车轮辋裂的物理机制,采用ABAQUS+FRANC3D一体化的仿真方法,开展了实际车轮损伤容限和剩余寿命研究,通过实际辋裂失效验证了仿真结果有效性,为车轮修程修制研究提供理论依据.

摘要： 中国动车组的发展经历了引进-消化-吸收-再创新的阶段,但是在修程修制领域,目前采用借鉴国外标准和运营经验相结合的方法,实际上是逆向设计的方法.这导致车轮检修周期调整缺乏理论依据,成为动车组自主化“卡脖子”的问题.本文基于实际车轮辋裂的物理机制,采用ABAQUS+FRANC3D一体化的仿真方法,开展了实际车轮损伤容限和剩余寿命研究,通过实际辋裂失效验证了仿真结果有效性,为车轮修程修制研究提供理论依据.

摘要： 中国动车组的发展经历了引进-消化-吸收-再创新的阶段,但是在修程修制领域,目前采用借鉴国外标准和运营经验相结合的方法,实际上是逆向设计的方法.这导致车轮检修周期调整缺乏理论依据,成为动车组自主化“卡脖子”的问题.本文基于实际车轮辋裂的物理机制,采用ABAQUS+FRANC3D一体化的仿真方法,开展了实际车轮损伤容限和剩余寿命研究,通过实际辋裂失效验证了仿真结果有效性,为车轮修程修制研究提供理论依据.

摘要： 本发明提供针对小裂纹的裂纹扩展速率模型，针对小裂纹的裂纹扩展速率模型的建模方法包括以下步骤：S1、建立初步的小裂纹扩展速率模型；S2、确定局部屈服强度σym；S3、对建立的初步的小裂纹扩展速率模型进行修正，将局部屈服强度σym代入小裂纹扩展速率模型中，得到修正后的小裂纹扩展速率模型。同时，本发明还利用此模型建立了钛合金材料的疲劳裂纹扩展速率模型。本发明提供小裂纹建模方法并将其应用于电弧增材制造钛合金材料的小裂纹，其建立了针对小裂纹的裂纹扩展速率的模型，考虑了微观结构的不相似效应和局部屈服强度变化。之后可以基于此模型建立从微观小裂纹，物理小裂纹，长裂纹整个过程的多尺度疲劳裂纹扩展速率模型。

摘要： 本发明涉及一种基于裂纹扩展路径和应力强度因子一致的疲劳裂纹扩展模拟件设计方法，步骤为：依据真实结构载荷及环境特点，确定典型失效模式，开展真实结构静强度分析，确定最大第一主应力部位为危险部位；开展材料级断裂韧度试验和裂纹扩展试验；开展真实结构裂纹扩展有限元模拟确定裂纹扩展路径，提取裂纹扩展路径上的应力强度因子变化规律，并确定产生主要影响的关键几何尺寸，在保证其不变的前提下初步设计模拟件考核部位几何形状；通过调整沿裂纹扩展方向的模拟件宽度，结合模拟件裂纹扩展模拟，使不同裂纹长度下的应力强度因子、临界裂纹长度与真实结构一致；设计模拟件加持段为螺纹、销钉孔或楔形，在考核载荷、环境下进行强度校核。

摘要： 一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法，属于连铸技术领域。该方法建立三维热/力耦合模型，模拟在连铸过程中，连铸坯传热、变形情况，得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图，得到测试温度范围，在测试温度范围，通过预制裂纹试样的高温拉伸实验，得到应力‑应变曲线，通过在不同应变量下裂纹显微组织观察，能够准确测定连铸坯表面裂纹扩展临界应变，并基于临界应变对连铸坯表面裂纹扩展进行预测，对生产提出减少表面裂纹扩展的实施对策，进而控制裂纹缺陷，提高铸坯质量。

摘要： 本发明公开了一种基于指数增量裂纹扩展系数的多裂纹扩展预测方法，提出了一种指数增量裂纹扩展系数用于表征单个结构中各个裂纹分量的扩展状态；该裂纹扩展系数为属于[0,1]区间的标量，将其与每个裂纹的裂纹扩展速率相乘，从而对裂纹扩展速率加权。对于初始未萌生的裂纹，该裂纹扩展系数初始值为0。随着结构疲劳损伤累积，该裂纹扩展系数以服从指数概率分布的增量进行转移，直至最大值1。在结构服役过程中，通过主动导波结构健康监测‑粒子滤波方法对各个裂纹的裂纹扩展系数进行实时在线估计，获得各个裂纹的扩展状态，进而实现结构多裂纹扩展预测。本发明可以有效地实现结构中裂纹扩展状态表征，在结构多裂纹扩展预测方面具有重要的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种用于裂纹扩展监测的微米栅传感器及裂纹扩展监测方法，涉及金属材料断裂韧性测试领域及疲劳裂纹实时监测技术领域。所述的微米栅传感器为双层结构，底层为超薄柔性高分子衬底层，顶层为导电的微米栅线层，栅线之间采用平行排列的并联方式；微米栅线层厚度为纳米级，栅线尺度及栅线之间的间隔为微米级，该微米栅传感器通过硬质粘接剂与待测金属结构表面粘附，实时监测金属结构表面裂纹的扩展情况；本发明的微米栅线结构直接接触裂纹表面，并随裂纹仪器开裂，是监测裂纹扩展情况的最直接方法；适用温度覆盖超低温‑196°C至中高温300°C范围；无过多的空间尺度要求，可用于显微镜等监测方法不能适用的情况。

摘要： 一种能够获得裂纹扩展S-N曲线的复合材料II型裂纹扩展速率测定方法，它有五大步骤：一、选用单端缺口弯曲ENF复合材料试样，由纤维布和树脂通过模塑工艺成型；二、选用三点弯曲方式对试样进行测试；三、采用三轴向可移动高倍数码测量系统对裂纹扩展长度进行观测和测量，记录试验载荷、循环次数及其对应的裂纹扩展长度；四、根据工程梁理论计算复合材料中性面的恒定层间剪应力，并采用三参数幂函数法拟合裂纹扩展层间剪应力及其对应的循环次数，得到裂纹扩展S-N曲线；五、利用双增长指数函数拟合试验载荷循环次数及其对应的裂纹扩展长度的a-N曲线，求导后获得裂纹扩展速率；采用Paris模型和能量释放率公式，通过最小二乘拟合得到裂纹扩展速率曲线。

摘要： 本发明提供针对小裂纹的裂纹扩展速率模型，针对小裂纹的裂纹扩展速率模型的建模方法包括以下步骤：S1、建立初步的小裂纹扩展速率模型；S2、确定局部屈服强度σym；S3、对建立的初步的小裂纹扩展速率模型进行修正，将局部屈服强度σym代入小裂纹扩展速率模型中，得到修正后的小裂纹扩展速率模型。同时，本发明还利用此模型建立了钛合金材料的疲劳裂纹扩展速率模型。本发明提供小裂纹建模方法并将其应用于电弧增材制造钛合金材料的小裂纹，其建立了针对小裂纹的裂纹扩展速率的模型，考虑了微观结构的不相似效应和局部屈服强度变化。之后可以基于此模型建立从微观小裂纹，物理小裂纹，长裂纹整个过程的多尺度疲劳裂纹扩展速率模型。

摘要： 本发明涉及一种基于裂纹扩展路径和应力强度因子一致的疲劳裂纹扩展模拟件设计方法，步骤为：依据真实结构载荷及环境特点，确定典型失效模式，开展真实结构静强度分析，确定最大第一主应力部位为危险部位；开展材料级断裂韧度试验和裂纹扩展试验；开展真实结构裂纹扩展有限元模拟确定裂纹扩展路径，提取裂纹扩展路径上的应力强度因子变化规律，并确定产生主要影响的关键几何尺寸，在保证其不变的前提下初步设计模拟件考核部位几何形状；通过调整沿裂纹扩展方向的模拟件宽度，结合模拟件裂纹扩展模拟，使不同裂纹长度下的应力强度因子、临界裂纹长度与真实结构一致；设计模拟件加持段为螺纹、销钉孔或楔形，在考核载荷、环境下进行强度校核。

摘要： 一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法，属于连铸技术领域。该方法建立三维热/力耦合模型，模拟在连铸过程中，连铸坯传热、变形情况，得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图，得到测试温度范围，在测试温度范围，通过预制裂纹试样的高温拉伸实验，得到应力‑应变曲线，通过在不同应变量下裂纹显微组织观察，能够准确测定连铸坯表面裂纹扩展临界应变，并基于临界应变对连铸坯表面裂纹扩展进行预测，对生产提出减少表面裂纹扩展的实施对策，进而控制裂纹缺陷，提高铸坯质量。

摘要： 本发明公开了一种基于指数增量裂纹扩展系数的多裂纹扩展预测方法，提出了一种指数增量裂纹扩展系数用于表征单个结构中各个裂纹分量的扩展状态；该裂纹扩展系数为属于[0,1]区间的标量，将其与每个裂纹的裂纹扩展速率相乘，从而对裂纹扩展速率加权。对于初始未萌生的裂纹，该裂纹扩展系数初始值为0。随着结构疲劳损伤累积，该裂纹扩展系数以服从指数概率分布的增量进行转移，直至最大值1。在结构服役过程中，通过主动导波结构健康监测‑粒子滤波方法对各个裂纹的裂纹扩展系数进行实时在线估计，获得各个裂纹的扩展状态，进而实现结构多裂纹扩展预测。本发明可以有效地实现结构中裂纹扩展状态表征，在结构多裂纹扩展预测方面具有重要的应用前景。