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不同残余应力场中静载压痕周围的塑性区问题

孟宪陆 , 陈怀宁 , 林泉洪 , 黄春利

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2007.06.014

压痕应变法由于其测试的方便性和准确性而受到越来越多的重视.该方法通过测量压痕周围弹性区应变增量,利用事先获得的应力应变关系求出残余应力大小.因而如何准确确定不同状态下压痕周围塑性区的尺寸对该方法具有重要意义.采用有限元模拟方法对不同应力场状态下,静载方法制造的压痕周围塑性区大小进行分析.发现在单向应力场中,当应力数值从最大压缩变化到最大拉伸时,沿受力方向的塑性区尺寸逐渐减小而垂直受力方向的尺寸逐渐增大.在双向应力场中,塑性区的变化规律比较复杂,但最大尺寸均小于最大拉伸.在研究不同应力场作用下压人载荷撤离前后塑性区的变化时发现,卸载回弹造成的塑性区尺寸变化不明显.本研究结果为确定压痕应变法测量残余应力时的应变栅位置提供依据.

关键词: 压痕应变法 , 有限元 , 塑性区 , 残余应力

高碳钢高温力学性能研究

吴宗双 , 龚志翔 , 陈刚

钢铁研究 doi:10.3969/j.issn.1001-1447.2006.02.004

在Gleeble-2000动态热模拟试验机上采用凝固法研究了高碳钢的高温力学性能.测定了tZD(零塑性温度)、tZS(零强度温度).在4×10-4/s应变速率条件下,所测钢种在熔点到750 ℃范围存在两个脆性温度区域,即熔点到1 300 ℃的第Ⅰ脆性温度区域和750~925 ℃的第Ⅲ脆性温度区域.在第Ⅲ脆性温度区域,γ单相AIN、NbN等氮化物在γ晶界的析出和在γ+α两相区先共析α相呈网膜状,在γ晶界的析出是造成钢脆化的主要原因.通过控制钢中氮、铝含量,以及采用合理的冷却方式可以提高钢种的内在质量.

关键词: 断面收缩率 , 60Mn钢 , 高温性能 , 塑性区

FGH95粉末高温合金裂纹闭合效应及裂纹扩展特性研究

左平 , 魏大盛 , 王延荣

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.08.010

采用有限元方法研究FGH95粉末高温合金标准紧凑拉伸(CT )试样的塑性诱发裂纹闭合效应,分析裂纹面上的应力分布,并考察本构模型,网格密度及应力比对裂纹闭合效应的影响,进而建立考虑裂纹闭合效应下CT试样裂纹扩展寿命分析模型,并进行寿命预测。结果表明:理想弹塑性模型下的裂纹闭合效应对网格单元的敏感性比多线性随动强化模型高;裂纹尖端塑性区内网格数达到20时,裂纹闭合趋于稳定;应力比增加裂纹闭合效应减小,当应力比达到0.5时裂纹闭合效应消失。修正的寿命预测模型对CT试样的预测精度比传统模型更高。

关键词: 粉末高温合金 , 裂纹闭合 , 裂纹扩展 , 寿命预测 , 塑性区

Ⅰ型裂纹尖端塑性区和无位错区及其对裂纹扩展的影响

钱才富 , 李慧芳 , 崔文勇

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2007.06.008

用裂纹与位错的相互作用模拟了刃型位错从Ⅰ型裂纹尖端沿多个滑移面的发射,得到了裂纹尖端周围塑性区和无位错区的形状和大小.结果表明,与宏观断裂力学算出的塑性区形状相比,本文给出的塑性区向裂纹前方倾斜;无位错区的形状与塑性区的相似.以应变能密度因子理论为判据,当存在明显的无位错区时,塑性区使裂纹扩展的潜力下降,但扩展方向不变;而当塑性区充分发展、无位错区的作用减小或消失后,裂纹扩展的方向可能发生变化.

关键词: 材料科学基础学科 , 位错发射 , 塑性区 , 无位错区 , 裂纹扩展

某超大断面竖井反向掘进预留顶板安全厚度的数值模拟分析

聂军 , 陈佳耀 , 侯俊

黄金 doi:10.11792/hj20160808

针对某超大断面竖井超深孔反向爆破掘进,最后破顶平台断面面积大,稳定性难以预测等问题,运用数值模拟软件FLAC3D及其汇编语言,对不同顶板厚度分4组进行模拟研究,同时结合安全系数等指标对应力、位移、塑性区等参数统计分析,并应用传统薄板理论、厚板理论估算法进行对比研究,结合工程实践进行现场验证分析.综合研究表明:顶板厚度<6m时,顶板拉应力大于极限抗拉强度,位移值大于8.16 mm,塑性区出现贯通,顶板失稳几率大;顶板厚度>8m时,位移值小,平台整体处于相对稳定状态;薄板理论估算顶板厚度合理值为8.6m,厚板理论估算值为6.7m,与模拟值误差较小,并通过实践验证预测顶板厚度9.6m的合理性和准确性.该研究成果对类似工程有较大的指导意义.

关键词: 超大断面竖井 , 数值模拟 , 顶板安全厚度 , 应力分析 , 位移监测 , 塑性区

裂纹尖端塑性区和无位错区的微观模拟

钱才富 , 姜忠军 , 陈平 , 段成红 , 崔文勇

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.02.009

用细观断裂力学研究了刃型位错从Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹尖端沿多个滑移面的发射以及裂纹周围无位错区和塑性区的形状和大小.结果表明,Ⅱ型裂纹塑性区形状和宏观断裂力学算出的塑性区形状有所不同,而Ⅰ型裂纹塑性区形状则类似;当外载荷相同时,Ⅱ型裂纹的塑性区比Ⅰ型裂纹的塑性区要大得多;复合型裂纹的塑性区形状和大小更接近Ⅱ型裂纹.各种裂纹尖端周围均存在无位错区,其形状与相应的塑性区相似.

关键词: 位错发射 , 裂纹 , 塑性区

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