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恒静载降K法测定焊缝疲劳裂纹扩展门槛值研究
1
作者 刘秀国 邓冲 +3 位作者 邓彩艳 梁行 张涛 牛得田 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期79-86,共8页
焊接残余拉应力会显著降低焊接接头疲劳性能,因此,焊接结构疲劳寿命评估参数的测定应对焊接残余应力予以充分考虑.为测得考虑焊接残余应力影响条件下的疲劳裂纹扩展门槛值,本文提出通过设定恒定平均外载以等效残余应力作用,进而逐级降... 焊接残余拉应力会显著降低焊接接头疲劳性能,因此,焊接结构疲劳寿命评估参数的测定应对焊接残余应力予以充分考虑.为测得考虑焊接残余应力影响条件下的疲劳裂纹扩展门槛值,本文提出通过设定恒定平均外载以等效残余应力作用,进而逐级降低裂尖应力强度因子范围(ΔK)测得焊缝疲劳裂纹扩展门槛值的方法,即恒静载降K法.通过与ASTM E647-15等标准推荐测试方法所得结果对比,探究了恒静载降K法测量值适用性;通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段观察,对比分析了不同测量方法近门槛值载荷下的裂尖材料疲劳断口和变形行为.结果表明:采用恒静载降K法测量焊缝疲劳裂纹扩展门槛值最低,采用恒最大应力强度因子(K_(max))降载法的测量值次之,采用恒应力比(R)降载法的测量值最高.对比不同裂纹尖端K_(max)设定对门槛值测量的影响,发现随着K_(max)增大,门槛值测量值先快速下降,随后趋于平稳;采用恒静载降K法测定过程中K_(max)呈逐渐上升趋势,相应的门槛值测量值最低.疲劳断口显示,随着外加平均载荷增大,在近门槛值阶段断口形貌由疲劳辉纹转变为微区解理断裂;基于EBSD表征计算的裂尖材料几何必需位错密度表明,随着近门槛值外载的平均载荷增大,裂纹尖端位错密度增加. 展开更多
关键词 焊缝 疲劳裂纹扩展门槛值 疲劳裂纹扩展速率 恒静载降K法
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齿根裂纹扩展对轮齿时变啮合刚度变化关系的分析
2
作者 周新涛 张文亭 +1 位作者 吴玉文 周锦涛 《科技创新与应用》 2024年第1期1-5,共5页
针对齿根裂纹扩展与时变啮合刚度的理论值与实际值偏差较大的问题,该文基于能量法对传统的时变啮合刚度模型进行优化,以获得理论时变啮合刚度的变化规律与实际情况接近。在传统理论时变啮合刚度理论模型的基础上,考虑轮齿的Hertz接触刚... 针对齿根裂纹扩展与时变啮合刚度的理论值与实际值偏差较大的问题,该文基于能量法对传统的时变啮合刚度模型进行优化,以获得理论时变啮合刚度的变化规律与实际情况接近。在传统理论时变啮合刚度理论模型的基础上,考虑轮齿的Hertz接触刚度、径向压缩刚度、轮齿的弯曲刚度和轮齿的剪切刚度,以及轮体的柔性变形量等因素,对传统的理论刚度模型进行改进。再采用能量法计算,验证改进的理论模型对健康轮齿、齿根裂纹扩展程度和裂纹扩展角度这3种不同状态下,获得轮齿时变啮合刚度的变化规律。研究结果表明,经改进后的理论刚度模型,计算得出时变啮合刚度变化规律的一致性较好。并且,得出时变啮合刚度值的大小,随着齿根裂纹故障严重程度的增大而减小,随着齿根裂纹扩展角度增大而增大。 展开更多
关键词 齿根裂纹 时变啮合刚度 裂纹扩展程度 裂纹扩展方向 能量法
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残余应力与拘束对GH4169合金疲劳及蠕变-疲劳裂纹扩展速率影响研究
3
作者 雷雪雪 刘芳 +3 位作者 崔元元 王骁晓 杨杰 陈浩峰 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期60-68,共9页
为深入理解残余应力与拘束在疲劳载荷下的交互作用,以镍基高温合金GH4169为研究对象,选用紧凑拉伸(CT)试样,对不同拘束CT试样的上方施加不同大小的预加载荷从而在裂尖产生不同应力。将该应力作为残余应力,系统研究残余应力和拘束交互作... 为深入理解残余应力与拘束在疲劳载荷下的交互作用,以镍基高温合金GH4169为研究对象,选用紧凑拉伸(CT)试样,对不同拘束CT试样的上方施加不同大小的预加载荷从而在裂尖产生不同应力。将该应力作为残余应力,系统研究残余应力和拘束交互作用下GH4169合金的疲劳和蠕变–疲劳裂纹扩展速率。结果表明:随着裂尖残余压应力的增加,不同拘束下GH4169合金的疲劳和蠕变–疲劳裂纹扩展速率均降低。与低拘束试样相比,高拘束试样的疲劳和蠕变–疲劳裂纹扩展速率对残余应力的变化更加敏感,这主要与裂尖Mises应力和垂直于裂纹扩展方向的正应力有关。与疲劳裂纹扩展速率相比,蠕变-疲劳裂纹扩展速率对残余应力的变化更加敏感。 展开更多
关键词 拘束 残余应力 疲劳裂纹扩展 蠕变-疲劳裂纹扩展 GH4169合金
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大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究现状及关键问题探讨
4
作者 伍黎明 何宇廷 张腾 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-7,共7页
试样厚度增加引发的裂纹扩展“马鞍效应”是厚度与三维裂纹端部应力应变场内在联系的表象反映,在未得出这种内在联系机理与规律的情况下,基于传统模型对大型机械设备中的厚板及变厚度板进行损伤容限评定必然存在很大的风险。以大厚度铝... 试样厚度增加引发的裂纹扩展“马鞍效应”是厚度与三维裂纹端部应力应变场内在联系的表象反映,在未得出这种内在联系机理与规律的情况下,基于传统模型对大型机械设备中的厚板及变厚度板进行损伤容限评定必然存在很大的风险。以大厚度铝合金板为研究对象,从三维裂纹端部应力应变场与裂纹扩展形貌之间的关系、疲劳裂纹扩展的厚度效应、腐蚀与疲劳共同作用下裂纹扩展机理与模型等三个方面,对裂纹扩展相关问题的研究现状进行了总结分析,对大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究的关键问题进行了探讨。 展开更多
关键词 大厚度铝合金板 疲劳裂纹扩展 研究现状 关键问题
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射流参数对双孔液态CO_(2)相变冲击岩石裂纹扩展的影响
5
作者 于建新 王云蒙 +1 位作者 王金星 陈晨 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-109,158,共13页
液态CO_(2)相变作用时的射流形状与冲击方向影响着破岩效果。基于自行构建的试验系统,结合LS-DYNA数值模拟,研究了双孔液态CO_(2)在不同气流释放方向组合下的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双孔X方向相背冲击时,岩石裂纹并不能在两孔之间... 液态CO_(2)相变作用时的射流形状与冲击方向影响着破岩效果。基于自行构建的试验系统,结合LS-DYNA数值模拟,研究了双孔液态CO_(2)在不同气流释放方向组合下的岩石裂纹扩展规律。结果表明:双孔X方向相背冲击时,岩石裂纹并不能在两孔之间扩展贯通。双孔X方向相对冲击时,两孔之间形成贯穿裂纹。双孔Y方向同向冲击时,裂纹沿初始冲击方向扩展,并在孔周围扩展形成多条裂纹。数值模拟结果表明:在不同释放口组合冲击作用下,X方向相对冲击时裂纹在两孔之间形成贯穿,初始裂纹继续扩展贯穿至前后侧面。X方向相背冲击下的试样裂隙主要向预留孔四周扩展。Y方向同向冲击下试样内部裂隙沿初始气流冲击方向的反方向扩展,并未形成贯穿裂纹。从裂纹定向扩展效果而言,双孔X方向相对冲击效果最好,Y方向同向冲击次之,X方向相背冲击最差。从顶面主裂纹扩展数量而言,X方向相背冲击最多,Y方向同向冲击次之,X方向相对冲击最少。研究结果可为CO_(2)冲击致裂技术应用提供指导。 展开更多
关键词 液态CO_(2) 相变冲击 裂纹扩展 损伤分析 数值模拟
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30mm厚TC4钛合金电子束焊接头的高周疲劳与裂纹扩展速率
6
作者 贾金龙 龙健 张林杰 《焊接》 2024年第1期27-32,共6页
文中对比研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接头和母材的高周疲劳性能,发现接头的高周疲劳性能与母材非常接近。在文中试验条件下,电子束焊接头在循环周次为2×10^(6)时的高周疲劳强度为474 MPa,达到母材的94.2%。观察电子束焊接头和... 文中对比研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接头和母材的高周疲劳性能,发现接头的高周疲劳性能与母材非常接近。在文中试验条件下,电子束焊接头在循环周次为2×10^(6)时的高周疲劳强度为474 MPa,达到母材的94.2%。观察电子束焊接头和母材的高周疲劳断口形貌,发现接头和母材的疲劳源均位于试样表面。疲劳裂纹扩展区都发现疲劳辉纹,相同载荷条件下,母材高周疲劳断口中辉纹的间距较小,约为1.49μm,电子束焊接头的相邻辉纹间距为2.14μm。在接头和母材的疲劳瞬断裂区还发现大量韧窝,呈现出典型的韧性断裂特征。文中还对比了母材、热影响区和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率,发现热影响区的抗疲劳裂纹扩展性能最弱。分析认为,热影响区的高硬度是导致其抗疲劳裂纹扩展性能弱于其他区域的重要原因。 展开更多
关键词 钛合金 电子束焊接 高周疲劳 裂纹扩展速率
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孔洞对疲劳裂纹扩展路径的影响
7
作者 郑文涛 陈晶华 李田 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期177-183,共7页
为了研究孔洞位置和尺寸对疲劳裂纹扩展路径的影响,利用ABAQUS有限元仿真软件建立改进CT试样的裂纹扩展仿真模型,采用扩展有限元法研究了在低周疲劳加载条件下Q235钢圆孔与裂纹尖端的角度、距离以及圆孔半径对裂纹扩展路径的影响,并通... 为了研究孔洞位置和尺寸对疲劳裂纹扩展路径的影响,利用ABAQUS有限元仿真软件建立改进CT试样的裂纹扩展仿真模型,采用扩展有限元法研究了在低周疲劳加载条件下Q235钢圆孔与裂纹尖端的角度、距离以及圆孔半径对裂纹扩展路径的影响,并通过引入裂纹偏转系数来定量描述不同参数对裂纹扩展路径偏转程度的影响。结果表明:当圆孔与裂纹尖端的夹角为45°时,裂纹偏转系数取得最大值;裂纹偏转系数随着孔洞半径的增加逐渐增大,随着圆孔与裂纹尖端距离的增大逐渐减小。 展开更多
关键词 孔洞 裂纹扩展 低周疲劳 裂纹偏转行为 扩展有限元法 裂纹尖端应力场 仿真模拟 裂纹偏转系数
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激光增材制造体育器材用TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为研究
8
作者 刘硕 王启慧 王志鹏 《精密成形工程》 北大核心 2024年第1期59-65,共7页
目的揭示应力比对增材制造TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响规律。方法采用紧凑型拉伸试样,在恒载荷幅条件下对激光增材制造TC4钛合金进行了应力比为0.1、0.3和0.5的疲劳裂纹扩展实验,定量评价了不同应力比下合金的疲劳裂纹扩展速率和... 目的揭示应力比对增材制造TC4钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响规律。方法采用紧凑型拉伸试样,在恒载荷幅条件下对激光增材制造TC4钛合金进行了应力比为0.1、0.3和0.5的疲劳裂纹扩展实验,定量评价了不同应力比下合金的疲劳裂纹扩展速率和变化规律。基于Paris公式对裂纹扩展速率进行了拟合,分析了应力比对各参数的影响规律。最后通过扫描电镜对断口表面形貌进行了观察,分析了应力比对断裂模型的影响。结果在相同的∆K条件下,疲劳裂纹扩展速率随着应力比的增大而增大。在Paris公式中,参数C随应力比的增大而减小,参数m随应力比的增大而增大,并且m和lgC呈现线性关系。随应力比的增大,断口表面的河流花样增多、疲劳辉纹变浅、二次裂纹数量增加。结论应力比引起的裂纹尖端闭合效应和平面应力比变化是导致裂纹扩展速率发生改变的主要原因。 展开更多
关键词 激光增材制造 TC4钛合金 疲劳裂纹扩展 应力比
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爆炸冲击波下地应力对岩石裂纹扩展的影响
9
作者 李晓静 韩雪瑞 +1 位作者 张向阳 刘宇轩 《山东建筑大学学报》 2024年第1期1-8,30,共9页
随着地下工程深度的增加,地应力对爆炸引起的断裂影响不容忽视。为了探讨地应力大小和方向对岩体爆破的影响,文章以花岗岩为研究对象,通过有限元程序LS-DYNA和颗粒流程序(Particle Flow Code,PFC)相结合的爆破模拟方法研究了爆炸冲击波... 随着地下工程深度的增加,地应力对爆炸引起的断裂影响不容忽视。为了探讨地应力大小和方向对岩体爆破的影响,文章以花岗岩为研究对象,通过有限元程序LS-DYNA和颗粒流程序(Particle Flow Code,PFC)相结合的爆破模拟方法研究了爆炸冲击波下地应力对岩石裂纹扩展的影响。结果表明:双轴等压应力对岩石近场裂纹的影响较小,而对远场裂纹发育有较大的抑制作用;单轴应力条件下,与应力垂直方向的压缩效应得到增强,而拉伸效应受到抑制,应力垂直方向的裂纹数量远小于平行方向的。 展开更多
关键词 岩体爆破 离散元 数值模拟 裂纹扩展 冲击波
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平面拉伸下聚氨酯裂纹板的裂纹扩展研究
10
作者 魏超 《广东建材》 2024年第3期88-90,共3页
聚氨酯(PU)因具有优异的物理化学性能,常用于一般工业与民用建筑中的屋面、地下室、浴室、卫生间地面等防水工程,但在长期服役过程中,难免会产生裂纹或微孔等缺陷,裂纹地萌生与扩展将劣化材料的使用性能,降低材料构件的承载力,甚至导致... 聚氨酯(PU)因具有优异的物理化学性能,常用于一般工业与民用建筑中的屋面、地下室、浴室、卫生间地面等防水工程,但在长期服役过程中,难免会产生裂纹或微孔等缺陷,裂纹地萌生与扩展将劣化材料的使用性能,降低材料构件的承载力,甚至导致结构失效或安全事故。本文通过平面拉伸试验,探究了不同拉伸速率下聚氨酯裂纹板的力学性能及其裂纹扩展规律,研究结果表明,拉伸速率对裂纹板的应力应变关系、断裂失效时间以及裂纹扩展规律均有一定影响。 展开更多
关键词 平面拉伸 聚氨酯 裂纹扩展 应力应变 应力集中
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一种高强钛合金疲劳裂纹扩展行为
11
作者 王欢 辛社伟 +4 位作者 郭萍 强菲 张磊 乔忠立 赵永庆 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-183,共8页
高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研... 高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研究拉伸及疲劳裂纹扩展行为,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察组织和断口,揭示高强钛合金Paris及失稳扩展区的疲劳裂纹扩展机制。结果表明:三种组织试样的抗拉强度均在1200 MPa以上,且整个裂纹扩展阶段均表现出优异的疲劳裂纹扩展抗力;细网篮组织疲劳裂纹扩展抗力最高,等轴组织疲劳裂纹扩展抗力最低;Paris区及失稳扩展区疲劳裂纹主要以穿过初生α相和沿着初生α相两种方式进行扩展,裂纹扩展方式与α相的晶体学取向密切相关,裂纹倾向于穿过有利于(1010)<1210>锥滑移的α丛域,绕过有利于(1011)<1210>柱滑移的α丛域。 展开更多
关键词 Ti-5321合金 细网篮组织 断口形貌 疲劳裂纹扩展机制
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基于近场动力学的含损伤缺陷Q345钢裂纹扩展分析
12
作者 李双 吕海宁 +1 位作者 黄小华 杨建民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期103-114,共12页
船舶与海洋工程结构中由于材料本身缺陷或服役过程中产生的细小裂纹,使结构不可避免地产生裂纹损伤,造成应力集中而破坏。为了研究含裂纹缺陷低合金钢构件的裂纹扩展行为,以应用广泛的Q345钢为研究对象,基于近场动力学(Peridynamics,PD... 船舶与海洋工程结构中由于材料本身缺陷或服役过程中产生的细小裂纹,使结构不可避免地产生裂纹损伤,造成应力集中而破坏。为了研究含裂纹缺陷低合金钢构件的裂纹扩展行为,以应用广泛的Q345钢为研究对象,基于近场动力学(Peridynamics,PD)理论提出一种改进的双参数PD方法。首先考虑PD力的非局部长程力特性,推导对应的键刚度系数;其次,根据含裂纹缺陷Q345钢拉伸破坏的线性和非线性的力学行为,构建双参数PD本构力函数的基本形式。通过研究不同双裂纹间距、长度和角度的Q345钢裂纹扩展行为,与试验结果对比验证本文改进的双参数PD方法的准确性,并且给出交变荷载情形下疲劳裂纹扩展的计算方法。结果可为船舶钢构件的优化设计和断裂预防提供参考。 展开更多
关键词 Q345钢 近场动力学 裂纹扩展 损伤断裂 受拉破坏
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喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述
13
作者 李杰 高紫钰 +3 位作者 王晓燕 胡铮 兰海 王志勇 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-19,57,共20页
疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面... 疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面强化处理工艺,该技术利用高速弹丸冲击材料表面,使零件表层产生塑性应变的同时,在表面和内部引入残余压应力,从而使裂纹闭合的能力得到强化,达到延缓裂纹扩展的强化效果。为了更好地揭示喷丸引入的残余压应力对疲劳裂纹扩展的影响,首先综述了传动齿轮表面疲劳裂纹产生的原因以及疲劳裂纹的扩展行为对重载车辆服役的影响。从强度因子、J积分以及裂纹闭合效应出发,介绍了传动齿轮表面疲劳裂纹扩展的理论以及残余压应力与疲劳裂纹扩展速率之间的关系。其次概述了目前国内外常用的新型有益于将残余拉应力转化为残余压应力的微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸方法,并与传统机械喷丸技术相比较,阐述了新型喷丸表面强化技术的优缺点。此外,从数值模拟和试验结果两方面,论述了喷丸速度、喷丸角度、弹丸直径、弹丸材质和覆盖率5个工艺参数对在传动齿轮表面引入残余压应力的改善影响。最后对喷丸强化技术在传动齿轮上的多目标参数优化以及多尺度残余压应力与疲劳性能进行了展望,并结合重载车辆的使用需求,强调需要创新设计一种效率高、价格低、适用性广的喷丸技术,以进一步推动喷丸强化在延缓疲劳裂纹扩展方面的持续发展。 展开更多
关键词 喷丸强化 残余压应力 传动齿轮 疲劳裂纹扩展速率 疲劳寿命 表面强化
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低温下HTS-A钢疲劳裂纹扩展速率预报方法研究
14
作者 刘家奇 罗广恩 +3 位作者 潘广善 刘俊成 李爽 张帅 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期273-282,共10页
针对低温下船用HTS-A钢的疲劳裂纹扩展行为,本文采用25 mm厚HTS-A钢CT试样为研究对象,开展常温及不同低温环境下疲劳裂纹扩展试验。在试验研究的基础上,提出包含温度项的改进McEvily公式的低温疲劳裂纹扩展预报方法。结果表明:随着温度... 针对低温下船用HTS-A钢的疲劳裂纹扩展行为,本文采用25 mm厚HTS-A钢CT试样为研究对象,开展常温及不同低温环境下疲劳裂纹扩展试验。在试验研究的基础上,提出包含温度项的改进McEvily公式的低温疲劳裂纹扩展预报方法。结果表明:随着温度的降低,HTS-A钢的疲劳裂纹扩展速率逐渐降低。在-60℃时,HTS-A钢的低温疲劳裂纹扩展速率没有出现低温脆断,试验结果可为船用HTS-A钢低温疲劳设计提供数据参考。同时,分别采用本文HTS-A钢低温试验数据和文献中的钛合金低温试验数据验证低温疲劳裂纹扩展速率预报方法的合理性及正确性,该方法可用于预报不同低温环境下金属疲劳裂纹扩展速率。 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展速率 HTS-A钢 低温疲劳试验 预报方法
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FGH96合金疲劳裂纹扩展过载迟滞行为研究
15
作者 赵新宇 李昀睿 +3 位作者 郭秩维 冯建文 万煜玮 胡绪腾 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期71-79,共9页
针对FGH96粉末高温合金,开展了500℃和700℃不同过载比下的疲劳裂纹扩展过载迟滞行为试验,分析了试验温度、过载比等对FGH96合金裂纹扩展过载迟滞行为的影响,对其疲劳裂纹扩展过载迟滞行为进行了预测分析。结果表明:对于FGH96合金,过载... 针对FGH96粉末高温合金,开展了500℃和700℃不同过载比下的疲劳裂纹扩展过载迟滞行为试验,分析了试验温度、过载比等对FGH96合金裂纹扩展过载迟滞行为的影响,对其疲劳裂纹扩展过载迟滞行为进行了预测分析。结果表明:对于FGH96合金,过载比越大,过载迟滞效应越明显,相同过载比时700℃下的过载迟滞效应比500℃更为明显。过载比分别为1.2和1.4时,过载迟滞效应不明显,广义Willenborg模型、改进的广义Willenborg模型以及修正Willenborg模型的预测结果差别不大,与试验结果差别也不大。过载比为1.6时,过载迟滞效应明显,修正Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果与试验结果较为吻合,裂纹扩展寿命预测误差小于10%,广义Willenborg模型和改进的广义Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果接近,与试验结果差别较大,裂纹扩展寿命预测结果与试验结果差别也较大。 展开更多
关键词 镍基高温合金 裂纹扩展 过载迟滞
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简谐激励下声学黑洞梁的疲劳裂纹扩展分析
16
作者 魏彩凤 杜伟奇 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期127-133,共7页
针对含有裂纹的声学黑洞(ABH)梁,基于假设振型法建立振动力学方程,采用包含裂纹位置及深度信息的等效弯曲刚度模型描述裂纹对ABH梁振型的影响.利用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,提出ABH梁的振动疲劳寿命预测流程图.MATLAB数值模拟与... 针对含有裂纹的声学黑洞(ABH)梁,基于假设振型法建立振动力学方程,采用包含裂纹位置及深度信息的等效弯曲刚度模型描述裂纹对ABH梁振型的影响.利用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,提出ABH梁的振动疲劳寿命预测流程图.MATLAB数值模拟与COMSOL有限元分析结果表明,基于等效弯曲刚度模型的数值模型与有限元仿真结果吻合.裂纹扩展分析表明,ABH梁特征频率的阶数与疲劳寿命没有内在关系.振动疲劳模拟表明ABH结构的特征参数会影响疲劳寿命分布. 展开更多
关键词 声学黑洞梁 疲劳 裂纹扩展 振动分析 寿命预测
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含双垂直缺陷岩体爆生裂纹扩展行为试验研究
17
作者 刘钊 张树辉 臧小静 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期21-26,66,共7页
为探究在爆炸载荷作用下含两条垂直预制缺陷岩体的爆生裂纹扩展行为,采用数字激光焦散线方法开展了一系列双垂直裂隙模型爆破实验,展现了爆生裂纹演化过程,揭示了单孔装药量对含缺陷岩体裂纹扩展行为(裂纹扩展长度、应力强度因子、扩展... 为探究在爆炸载荷作用下含两条垂直预制缺陷岩体的爆生裂纹扩展行为,采用数字激光焦散线方法开展了一系列双垂直裂隙模型爆破实验,展现了爆生裂纹演化过程,揭示了单孔装药量对含缺陷岩体裂纹扩展行为(裂纹扩展长度、应力强度因子、扩展速度和起裂时间等)的影响规律。研究结果表明:随着单孔装药量增加,双垂直裂隙端部的裂纹扩展长度、裂纹扩展速度、裂纹起裂韧度和应力强度因子均呈增加趋势。对于裂纹J_(u),单孔的药量对裂纹扩展速度影响较小,并且裂纹扩展极限速度约为横波速度的0.38倍;对于迎爆端裂纹D_(l)和背爆端裂纹D_(r),随着单孔药量的增加,裂纹D_(l)和D_(r)的起裂时间减小,但裂纹D_(l)和裂纹D_(r)的峰值应力强度因子增大。相比于裂纹D_(l),裂纹D_(r)的应力强度因子和扩展长度增加显著。当爆炸应力波作用于缺陷B两端部的能量足以使两侧裂纹扩展时,裂纹D_(l)比裂纹D_(r)先起裂。单孔药量的增加能够增大裂纹D_(r)的扩展速度,但是对裂纹D_(l)扩展速度影响较小。研究结果可为含缺陷岩体在爆破荷载作用下的断裂行为提供实验参考,有助于含缺陷岩体爆破安全设计工作。 展开更多
关键词 焦散线 缺陷岩体 爆破 装药量 裂纹扩展
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踏面匹配与初始裂纹形态交互作用下车轮多轴疲劳裂纹扩展特性
18
作者 黄奎龙 余刚 +1 位作者 方修洋 张昊楠 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期187-191,共5页
地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一。借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性的影响。结果显... 地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一。借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性的影响。结果显示,车轮亚表面3 mm处接触应力数值最大,在锥形、LM型、LMA型三种踏面类型中,采用LM型踏面时车轮亚表面等效应力最大,最容易发生疲劳破坏;裂纹扩展均呈现出多轴疲劳裂纹扩展特性,锥形踏面工况下裂纹的扩展速率高于其余两种踏面类型下的裂纹扩展速率;不同初始裂纹角度中,45°初始裂纹角度是最危险的角度;初始裂纹深度对裂纹的扩展路径基本无影响。本研究结果对车轮亚表面埋藏裂纹缺陷评判及剩余寿命预测有一定的工程及理论指导意义。 展开更多
关键词 车轮 轮轨型面匹配 初始裂纹 亚表面 疲劳裂纹扩展
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基于颗粒流的裂隙砂岩腐蚀后裂纹扩展规律分析
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作者 康志强 王治磊 +2 位作者 冯江江 辛东夫 姚旭龙 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第2期144-151,共8页
基于颗粒流离散元法,对腐蚀后预制裂纹的砂岩进行双轴压缩试验,利用颗粒流PFC^(2D)模拟分析不同化学腐蚀后裂隙岩石的裂纹起裂、扩展和贯通破坏规律。研究结果表明:溶液腐蚀后裂隙砂岩在双轴加载下,加载的侧压不同其应力—应变曲线的变... 基于颗粒流离散元法,对腐蚀后预制裂纹的砂岩进行双轴压缩试验,利用颗粒流PFC^(2D)模拟分析不同化学腐蚀后裂隙岩石的裂纹起裂、扩展和贯通破坏规律。研究结果表明:溶液腐蚀后裂隙砂岩在双轴加载下,加载的侧压不同其应力—应变曲线的变化特征随着侧压加载越大,峰值强度越高。不同化学溶液腐蚀作用下翼形裂纹萌生的角度发生不同程度的变化,翼形裂纹及剪切裂纹萌生的数量及角度会产生明显的变化,其中盐酸溶液对岩石造成损伤程度最大。综合考虑化学腐蚀和力学特性,可以建立裂隙岩石的数值模型,进一步分析其在不同环境下的行为。这对于理解岩石的稳定性和在地质工程方面的应用具有重要意义。 展开更多
关键词 颗粒流 预制裂隙 化学腐蚀 双轴压缩 裂纹扩展
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三维表面裂纹扩展轨迹与数值仿真研究
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作者 赵慧 王瀚阳 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期57-67,共11页
针对三维表面裂纹扩展形态和轨迹难以预测的特点,基于ANSYS有限元分析软件,利用三维裂纹扩展仿真方法,开发三维裂纹扩展程序,研究典型的三维表面单裂纹与三维非等大共面表面双裂纹扩展轨迹,实现了任意三维多裂纹扩展轨迹的数值模拟。主... 针对三维表面裂纹扩展形态和轨迹难以预测的特点,基于ANSYS有限元分析软件,利用三维裂纹扩展仿真方法,开发三维裂纹扩展程序,研究典型的三维表面单裂纹与三维非等大共面表面双裂纹扩展轨迹,实现了任意三维多裂纹扩展轨迹的数值模拟。主要研究内容与结论如下:针对三维表面单裂纹模型,当初始裂纹形状c/a>1时,最深处的应力强度因子值大于自由表面处应力强度因子值,随着裂纹的不断扩展,前缘会渐渐趋于稳定的圆形。而对于三维非等大共面表面双裂纹,较大的裂纹扩展速率大于较小的裂纹。开始时2条裂纹均沿光滑的样条曲线扩展,后来受到另一条裂纹的影响,在彼此接近处,由于应力放大作用,此部位的应力强度因子变大,扩展速率也会高于裂纹前缘其他部位。 展开更多
关键词 有限元方法 数值模拟 应力强度因子 三维多裂纹 裂纹扩展轨迹
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