裂纹闭合

摘要： 针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关(DIC)技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图像,并对图像进行处理来测量裂纹长度,可检测到传统灰度边缘检测无法检测到的裂纹闭合段,从而提高测量精度。通过灰度边缘检测在裂纹图像中得到裂纹扩展路径,并对裂纹尖端进行初定位,结合模板匹配将裂纹路径坐标映射到散斑图像中,并在裂纹初尖端延伸段布置虚拟引伸计,利用DIC技术求得虚拟引伸计张开量。拟合引伸计张量- 位置曲线,分析曲线特征得到疲劳裂纹尖端亚像素精度横坐标,进而精确计算出裂纹长度。将边缘检测法、该方法、测量显微镜测量得到的结果进行对比,结果表明,该方法在测量精度上有显著优势,可有效检测出裂纹闭合段,测量精度可达8 μm。

摘要： 针对不同尺寸紧凑拉伸试样门槛值实验中存在裂纹扩展速率提前下降的现象,选取R=0.1应力比,对试样宽度尺寸为25,50,75 mm的3组试样,分别进行ASTM E647规定的降载方法(load reduction,LR)与压缩预制裂纹恒载法(compression pre-cracking constant amplitude,CPCA)的钛合金门槛值实验,分析比较不同方法数据差异.实验结果证明传统降载方法由于裂纹闭合会导致较大尺寸试样裂纹扩展速率提前下降,获得较为保守的门槛值,存在尺寸效应;而压缩预制裂纹恒载法由于裂纹尖端应力场的不同,可以获得不受尖端裂纹闭合的门槛值数据,不存在尺寸效应,压缩预制裂纹恒载法可以作为测试裂纹扩展门槛值的方法.

摘要： 钢板弹簧疲劳裂纹在变幅载荷作用下的扩展预测模型主要是Schütz疲劳裂纹扩展模型,但此模型未考虑裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响,忽略了参数C和n随应力比的联系,疲劳裂纹门槛值ΔK;也只考虑应力比为0的特殊工况。因此对Schütz疲劳裂纹扩展唯象模型进行修正,使修正后的模型各参数物理意义更加明确,适用于不同的工况。并将实车试验所测的应力幅值运用于修正后的模型,表征变幅载荷作用下钢板弹簧疲劳裂纹扩展进程。表明加载幅值增大,疲劳裂纹扩展速率加快,试验结果与模型预测结果良好吻合,为变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展速率的计算提供了理论依据。

摘要： 在不同应力比(R=0.2,-0.3,-1)下对ST12低碳钢板进行疲劳裂纹扩展速率测试,采用Newman裂纹闭合模型分析得到了以有效应力强度因子范围进行表征的裂纹扩展速率曲线.结果表明:不同应力比下ST12低碳钢板的疲劳裂纹扩展速率均随着裂纹长度的增加而增大;当应力强度因子范围一定时,裂纹扩展速率随着应力比的增加而增大;ST12低碳钢断裂时的应力强度因子范围随着应力比的增加而降低;以有效应力强度因子范围表征裂纹扩展速率时,不同应力比下的裂纹扩展速率曲线基本一致,裂纹闭合是导致不同应力比下裂纹扩展速率差异的主要原因.

摘要： 开展了两种不同热处理(550°C×20 h,580°C×20 h)的25Cr2Ni2MoV钢在应力比R为0.1、0.3、0.5和0.7时的疲劳裂纹扩展实验,分析了疲劳门槛值ΔKth的变化规律及其微观机理。研究结果表明,ΔKth随R增大而减小,在较低R下热处理对ΔKth有不同程度的影响,在较高R下热处理影响不大。断口观察表明,低R下试样存在大量面型断裂形貌,随R增大面型断裂形貌逐渐减少,面型断裂百分比随ΔK变化呈现抛物线分布规律。R与微观组织是影响ΔKth的重要因素,在较高R下裂纹闭合减弱,ΔKth代表着材料的抗疲劳能力,可以认为是材料的固有属性,并建立了估算公式。

摘要： 对25Cr2Ni2MoV钢进行疲劳裂纹扩展门槛值试验,试样尺寸为紧凑拉伸试样,试验的频率为20 Hz,波形为正弦波,试验环境介质为空气,试验的温度为23°C,试验过程采用连续的降K程序进行测试.试验结果表明,应力比R分别为0.05,0.1,0.3,0.5,0.7和0.8时,有效门槛值△Keff分别为5.30、5.10、3.68、3.34、2.72和2.43 MPa·√m,随着应力比的增加,有效门槛值逐渐降低,da/dN曲线向较小的△K方向移动;随着应力比的增加,裂纹闭合效应的影响是逐渐降低的,当应力比R≥0.7时,裂纹闭合效应消失,实际测量的门槛值即为有效门槛值,采用修正后的McEv-ily-Groeger公式,可以得到25Cr2Ni2MoV钢有效门槛值的经验方程.

摘要： 为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响,利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算;由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同,利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析,探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明:裂尖塑性区尺寸与应力水平(名义应力与屈服极限的比值)的平方成正比,当应力水平大于0. 4时,裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响;裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展,使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用,有利于裂纹闭合;裂尖塑性区存在材料的逆向流动,在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合,这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.%In order to study the influence of crack plasticity on crack growth,the shape and size of crack tip plastic zone of bridge steel were calculated by using engineering simplification algorithm,the stress function method and extended finite element method respectively. As a result of the cyclic plasticity of wake field under plane stress and plane strain being different,cyclic plasticity and plastic accumulation of crack tip and wakes were simulated and analyzed by using the discontinuous extended finite element method. The formation of crack tip plastic zone,cyclic plastic zone and the mechanism of compressive stress of wake field were studied. The results showed that the appearances and sizes of plastic zone at the crack tip were proportional to the square of the stress level (the ratio of nominal stress to the yield limit). When the stress level was greater than 0. 4,the size of the crack tip plastic zone had to be taken into account the effect of the stress level. The butterfly-shaped crack tip plastic zone symmetrically extended forward,shielding the tensile force of the crack tip high stress field on the wake field,which was beneficial to crack closure. There exists reverse flow of material in plastic zone of crack tip. The compressive stress effect induced by the plastic accumulation on the crack surface was beneficial to the crack closure in advance. Crack closure produced by plasticity had an important influence on the retardation of crack extension in the case of variation load and overload.

摘要： 建立了外部载荷作用下用非线性振动-声场调制指数表征裂纹尺寸的数学模型.根据对外载荷与塑性致闭应力共同作用下裂纹面的开闭响应的分析,提出了裂纹张开和闭合应力的在线测量方法.在一块含中心穿透裂纹的铝合金薄板试件上进行了裂纹闭合参数的测量实验,实验结果表明,使用振动-声场调制技术在线测量裂纹闭合参数是可行且有效的,且该方法还能用于分析小裂纹的特殊开闭行为.

摘要： The closure and modification of a real crack in a black glass sample caused by laser irradiation were observed by laser ultrasonic method. The ultrasonic generated by point pulsed laser was detected using optical deflection method. The crack was irradiated by a continuous heating beam and closed gradually by increasing the power of the heating beam. At the same position of the crack, the power of the heating beam was increased gradually and the peak-to-peak value of transmitted surface acoustic wave and longitudinal wave mode converted by surface acoustic wave was recorded at each heating power both when the crack was heated and cooled after heating. The whole process is repeated three times. Experiment results show that great differences of the peak-to-peak values exist between the crack with heating and without heating. Also, the significant difference of the experiment result between the first time and the last two times was observed, with the latter two results whereas being very similar. The results indicate that irreversible modification could happen to the crack during heating and the modification becomes unnoticeable after several times of heating because the crack become more stable.%采用激光超声方法观测了黑玻璃样品上真实裂纹在光热调制下的闭合和改变.以脉冲点激光源作为超声激发源,用光偏转方法检测超声,以一束连续加热光照射在裂纹上,在裂纹同一个位置,逐渐增大加热光功率,记录裂纹处在各加热光功率下被辐照时以及辐照后冷却两种状态下的透射表面波和模式转换信号峰峰值,整个过程重复三次.试验观察到各模态超声波峰峰值在不同功率加热光辐照下/辐照后的显著变化;此外,观察到第一次试验结果与后两次有较大差距,而后两次试验结果一致.结果表明,裂纹在闭合过程中会发生不可恢复的改变.

摘要： 基于塑性诱导裂纹闭合原理,通过弹塑性有限元大规模数值计算,考察几何构形(中心裂纹矩形板和中心孔双侧裂纹矩形板)、材料强化模型(线性随动强化和非线性随动强化)、加载方式(等幅、等 K)和应力比等因素对疲劳裂纹闭合规律的影响.结果表明,在等 K 加载条件下,用瞬时最大应力正则化的裂纹张开、闭合应力水平和张开应力强度因子与应力比有关,但与裂纹长度无关.相同等K加载条件下,两种几何构形具有近似相同的张开应力强度因子,从而可能导致相同的裂纹扩展速率.

摘要： 疲劳裂纹扩展中的裂纹闭合是人们广泛关注的问题,其中塑性诱导裂纹闭合是导致裂纹闭合发生的主要机理.本文用弹塑性有限元法模拟含中心裂纹矩形板试件的疲劳裂纹扩展,并确定疲劳裂纹张开、闭合应力水平.通过计算,考察应力比 R、裂纹长度、最大应力强度因子Kmax等对疲劳裂纹张开闭合应力的影响规律.论文阐述了所采用的裂纹扩展模拟方法及确定裂纹张开和闭合应力的原理.采用了等K加载方式,也就是在裂纹扩展中裂尖应力强度因子的最大值Kmax保持不变(给定R比,σmax随裂纹长度变化).分别分析了两种Kmax水平下矗比分别为0.3、0、-0.5和-1.0共8种载荷工况.结果表明,对各个载荷工况,用瞬时最大应力σmax正则化的裂纹张开、闭合应力水平σop/σmax和σcl/σmax与裂纹长度无关.等K循环加载比等幅循环加载更有利于分析影响裂纹闭合水平的因素和闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响规律,为建立基于裂纹闭合效应的疲劳裂纹扩展规律模型提供了一种新的思路。

摘要： 本文提出了复合材料断裂韧性的混合型分层试验(MMB)的有限元虚拟仿真方法。首先,建立了模拟MMB试验的三维有限元模型，模型考虑了MMB试验中杠杆运动和试件弹性变形引起的非线性变形；然后,引入虚拟裂纹闭合技术(VCCT)，对应变能释放率(SERR)进行非线性求解。最后,计算了不同应变能释放率比值R(C1/C1+C1)下裂纹尖端各型应变能释放率及其分布，计算值与试验值吻合得很好。

摘要： 研究了X70钢室的温蠕变和单峰过载对其疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,当室温蠕变应力强度因子高于最大应力强度因子时,X70钢试样的裂纹尖端存在室温蠕变现象,且蠕变量和速率均随着过载比的增大而提高.室温蠕变与单峰过载对随后疲劳裂纹扩展产生的延滞效应相似,但前者的影响更大.根据裂纹闭合现象和裂纹断口的形貌,分析了疲劳裂纹扩展延滞的机理.

摘要： 本文文使用恒Kmax/增Kmin值降低△K的试验方法来测试裂纹扩展门槛值.此方法在测出△Kth时应力比R已经很高,实际上已不存在裂纹闭合效应的影响.通过对比试验结果表明,恒Kmax法测试长裂纹扩展门槛值能有效去除裂纹闭合效应的影响,用测得的门槛值近似表述小裂纹门槛值,能给出偏于保守的结果。

摘要： 本文研究了不同环境下LY12CZ铝合金缺口短裂纹的扩展规律及缺口形状对短裂纹扩展规律的影响.相同△K水平下,短裂纹比长裂纹有更高的da/dN值,指出了尖缺口状态下,缺口根部塑性区尺寸很小,裂纹扩展主要受裂纹闭合影响;钝缺口状态下,缺口根部塑性区作用范围较大,裂纹扩展主要受其影响。

摘要： 该文通过疲劳裂纹尖端应力-应变的分析，提出了一种新的ΔK的定义给出了确定ΔK，的解析模型。

摘要： 利用MTS815试验机对深部煤岩组合体进行分级循环加卸载试验,获得其全应力-应变曲线,而后研究了加卸载过程中煤岩组合体轴向裂纹的闭合和张开效应,得出其轴向裂纹闭合应力(应变)和张开应力(应变).研究结果表明:随着循环次数的增加,加载和卸载过程中煤岩组合体的裂纹闭合应力(应变)和张开应力(应变)具有增大的趋势;由于分级荷载的逐步增加,煤岩组合体产生新的裂纹,相对轴向裂纹闭合应变和相对轴向裂纹张开应变、轴向裂纹应力差随循环次数增大而增大;推导出轴向裂纹张开模型,并利用试验数据进行验证,计算得出的理论值与试验值吻合度较高,能够很好地描述卸载条件下轴向裂纹张开效应.研究结论有望丰富循环加卸载过程中煤岩组合体的破坏理论.

摘要： 本文综述了基于小裂纹扩展的耐久性分析和经济寿命预测方法.该方法将小裂纹扩展的△Keff理论与耐久性设计、分析的概念相结合,用于建立结构的损伤度变化曲线和预测结构的经济寿命，揭示了在结构初步设计阶段的耐久性分析更能体现它的优越性。

摘要： 本文综述了基于小裂纹扩展的耐久性分析和经济寿命预测方法.该方法将小裂纹扩展的△Keff理论与耐久性设计、分析的概念相结合,用于建立结构的损伤度变化曲线和预测结构的经济寿命，揭示了在结构初步设计阶段的耐久性分析更能体现它的优越性。

摘要： 本发明公开了一种金属材料疲劳闭合裂纹的非线性成像方法，包括以下步骤，A．对检测试件进行相控阵布控；B．分别对全部阵元相控阵和分组阵元相控阵数据采集；C．分别计算全部阵元相控阵对应的声动能和分组阵元相控阵对应的声动能、、…、；D．计算非线性表征参数的分布；E．将的计算结果成像。有益效果是，由于采用普通相控阵设备即可完成检测，降低了检测成本；另外，由于分别对全部阵元相控阵和分组阵元相控阵数据采集和数据处理，因此实现检测精度高和金属疲劳损伤的快速定位，从而提高了金属材料早期疲劳损伤的检测精度；实现了金属材料早期疲劳损伤的快速定位、成像检测。

摘要： 本发明公开了一种判断金属疲劳裂纹锤击闭合的装置及其方法。该装置包括外壳、供电装置、电位感应装置；供电装置包括设置在外壳内的电池盒、固定在外壳底端的供电端头；电池盒通过导线与固定在外壳底端的供电端头连接；电位感应装置，包括微型电位计、芯片、电压输入端头、弹簧线；微型电位计、芯片均设置于外壳内；电压输入端头设置于外壳底端；所述微型电位计通过弹簧线与电压输入端头连接；所述芯片设有控制元件，并与微型电位计相连。由此可知：本发明填补了锤击闭合质量评定方法的技术空白，满足金属裂纹锤击闭合技术推广及应用。

摘要： 本发明涉及一种基于非线性兰姆波的闭合裂纹成像装置及方法，利用信号发生器、高压放大器、激励探头、接收探头、电压放大器及示波器搭建测量系统，建立了一个线性传感器阵列来记录兰姆波在待测结构上的反射；采用“db8”小波对接收信号进行分解，得到了激励信号二倍频的谐波分量，即二次谐波作为闭合裂纹反射的非线性兰姆波；将非线性兰姆波的希尔伯特变换值与结构上给定点的像素值相关联，生成损伤图像，损伤图像以像素值较高的位置显示闭合裂纹的位置；本发明可以及时发现待测结构的闭合裂纹，对检测结构疲劳、腐蚀程度，预警结构失效破坏具有重要的意义。

摘要： 本发明公开了一种基于数字图像的裂纹尖端闭合效应测量方法，该方法包括：在加工好的试样表面制备散斑；将试样装卡在疲劳试验机上，调节CCD相机的位置，选择合适的校正板进行相机校正；开始裂纹扩展速率试验，同时打开Vic‑Snap软件采集散斑图像；裂纹扩展速率试验完成后，对采集图像进行分析，得到试样的全场应变数据，推导出不同裂纹长度下的有效应力强度因子范围，最终求得该试验条件下的有效裂纹扩展速率方程。本发明提供的基于数字图像的裂纹尖端闭合效应测量方法，通过光学引伸计获取疲劳裂纹尖端塑性应变场的变化，通过采集单个循环内的数字图像，确定裂纹发生闭合时的载荷，最终得到有效裂纹扩展速率曲线。

摘要： 本发明公开了一种基于轴向应力响应的裂纹闭合应力确定方法，其包括基于试验数据点集建立岩石试样的轴向应变‑轴向应力关系对应的曲线图；在岩石试样的轴向应变‑轴向应力关系对应的曲线图的线弹性阶段中选择初始点P(εp,σp)；获取各个试验数据点(εi,σi)与初始点P(εp,σp)之间的两点连线的斜率；获取弹性模量E；获取轴向应变‑轴向应力对应的参考直线σ＝Eε；建立轴向应变‑轴向应力差对应的曲线图；获取轴向应变‑轴向应力差对应的曲线图中的反弯点，该反弯点对应的轴向应力为裂纹闭合应力σcc。本发明有效解决了压密点的确定问题，显著提高了裂纹闭合应力σcc获取的准确性，排除了现有方法中人为主观臆断对裂纹闭合应力的影响。

摘要： 本发明提供了一种碳化硅单晶生长方法及裂纹闭合生长方法，其中一种碳化硅单晶裂纹闭合生长方法通过设置合理的碳化硅晶体生长工艺参数，从而实现碳化硅晶体的裂纹闭合，在开裂晶体上长出完美的单晶层，再将得到的无裂纹单晶层作为籽晶，继续来生长碳化硅单晶。然后通过将含裂纹部分的碳化硅切除，得到无裂纹碳化硅晶锭，被切除的裂纹部分碳化硅晶锭可重新进行无裂纹碳化硅晶锭的制备。解决了碳化硅晶体生长和晶体加工过程中，应力开裂晶体的回收再利用的问题。此外，一种碳化硅单晶生长方法，相比现有技术的技术方案，避免了籽晶粘接，工艺一致性和稳定性更好，对控制晶体生长的缺陷更有利。

摘要： 一种新型预应力裂纹闭合式正交异性钢桥面板顶板‑纵肋疲劳开裂加固装置，包括钢桥面板，所述钢桥面板顶板‑纵肋焊接接头顶部两侧分别设有可以使顶板‑纵肋焊接接头顶部受到垂直于顶板‑纵肋焊接接头焊接方向拉力作用的预张拉装置，通过使钢桥面板焊接接头顶部受拉，形成能使顶板底面焊趾和焊根位置受压的弯矩，进而使焊根或焊趾沿桥面板厚度方向扩展的裂纹闭合；通过预张拉装置施加适当的拉力，可以使裂纹在循环荷载的作用下仍然处于受压状态，因此从根源上防止焊接薄弱区域的疲劳破坏。

摘要： 本发明公开了一种采用裂纹闭合能量确定岩石损伤的方法。裂纹闭合能量的定义为岩石在压缩荷载作用下有效闭合岩石内部初始微裂纹所需要的能量。采用该方法确定岩石损伤首先对岩石进行单轴压缩试验，并记录相应应力‑应变曲线；然后根据应力‑应变曲线确定岩石的裂纹闭合应力；根据裂纹闭合应力在应力‑应变曲线中标出裂纹闭合能量；在裂纹闭合能量面积内绘制等距的竖向辅助线，将其划分为若干个小梯形；计算各个小梯形的面积，然后求和；所求得的总面积即为岩石的裂纹闭合能量。本发明方法采用裂纹闭合能量确定岩石的初始微裂纹损伤更加客观，还易于编程实现批量操作，可以有效地评价岩石内部的初始微裂纹损伤。

摘要： 本发明公开了一种基于轴向应力响应的裂纹闭合应力确定方法，其包括基于试验数据点集建立岩石试样的轴向应变‑轴向应力关系对应的曲线图；在岩石试样的轴向应变‑轴向应力关系对应的曲线图的线弹性阶段中选择初始点P(εp,σp)；获取各个试验数据点(εi,σi)与初始点P(εp,σp)之间的两点连线的斜率；获取弹性模量E；获取轴向应变‑轴向应力对应的参考直线σ＝Eε；建立轴向应变‑轴向应力差对应的曲线图；获取轴向应变‑轴向应力差对应的曲线图中的反弯点，该反弯点对应的轴向应力为裂纹闭合应力σcc。本发明有效解决了压密点的确定问题，显著提高了裂纹闭合应力σcc获取的准确性，排除了现有方法中人为主观臆断对裂纹闭合应力的影响。

摘要： 一种新型预应力裂纹闭合式正交异性钢桥面板顶板‑纵肋疲劳开裂加固装置，包括钢桥面板，所述钢桥面板顶板‑纵肋焊接接头顶部两侧分别设有可以使顶板‑纵肋焊接接头顶部受到垂直于顶板‑纵肋焊接接头焊接方向拉力作用的预张拉装置，通过使钢桥面板焊接接头顶部受拉，形成能使顶板底面焊趾和焊根位置受压的弯矩，进而使焊根或焊趾沿桥面板厚度方向扩展的裂纹闭合；通过预张拉装置施加适当的拉力，可以使裂纹在循环荷载的作用下仍然处于受压状态，因此从根源上防止焊接薄弱区域的疲劳破坏。