李孝滔
,
李煦
,
曹世豪
,
文良华
,
江晓禹
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.11.012
目的 利用有限元软件ANSYS对车轮滚过裂纹过程进行分析,确定轮轨接触疲劳裂纹的扩展方向. 方法 基于最大周向应力判据,用概率统计的方法对车轮滚过裂纹过程中,不同角度初始裂纹可能的扩展角度进行分析. 车轮滚过裂纹过程中,用可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向计算裂纹扩展路径. 结果 用概率坐标纸拟合出的相关系数均大于98 . 5%,说明裂纹可能的扩展角度符合威布尔分布的可能性超过98 . 5%. 当裂纹长度小于700 μm时,裂纹可能的扩展角度基本符合威布尔分布;当裂纹长度达到800 μm时,裂纹尖端的等效应力强度因子( Kef )出现4个峰值;当裂纹长度达到1200 μm时,第3个峰值载荷处裂纹尖端的Kef超过了材料的断裂韧性,此时裂纹会向行车相反的方向急剧地扩展.结论 对于不同角度初始裂纹,其扩展角度基本符合威布尔分布;整个裂纹路径的趋势与实验测得的裂纹路径有较好的一致性,车轮滚过裂纹过程中,用裂纹可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向可行.
关键词:
轮轨接触
,
ANSYS
,
概率统计
,
最大周向应力判据
,
威布尔分布
,
裂纹扩展路径
王灿
,
陈浩然
复合材料学报
采用双悬臂梁（DCB）试验研究了具有不同密度的PMI泡沫芯体的玻璃纤维增强复合材料夹芯梁界面裂纹曲折破坏路径。基于包含裂纹的物质点算法（MPM），建立了与试验研究相适应的MPM模型，在不同的面板／芯体模量比下计算了界面裂纹裂尖模态比和曲折破坏角，并结合曲折破坏准则模拟了界面裂纹曲折破坏路径。数值模拟结果和试验现象吻合良好，说明了本文中数值分析模型和方法的有效性。研究结果表明，面板材料和芯体材料模量失配越严重，界面裂纹发生曲折破坏时的破坏角越大；裂纹折人芯体后，在I型为主的加载模式的支配下以基本平行于界面的方向扩展。
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面断裂
,
曲折破坏
,
裂纹扩展路径
,
物质点方法
吕毅
,
许希武
,
郭树祥
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141022.001
为了模拟功能梯度材料(FGM)在工程应用中可能会出现的断裂问题并计算相应的开裂载荷,通过编写用户自定义UEL子程序将梯度扩展单元嵌入到ABAQUS软件中模拟功能梯度材料的物理场,并编写交互能量积分后处理子程序计算裂纹尖端的混合模式应力强度因子(SIF),采用最大周向应力准则编写子程序计算裂纹的偏转角,并模拟了裂纹扩展路径,计算了裂纹的起裂载荷.讨论了材料梯度参数对裂纹扩展路径以及起裂载荷的影响规律.通过与均匀材料的对比,验证了功能梯度材料断裂性能的优越性.研究表明:外载平行于梯度方向时,垂直梯度方向的初始裂纹朝着等效弹性模量小的方向扩展,且偏转角在梯度指数线性时出现峰值,并随着组分弹性模量比的增加而变大;当外载和初始裂纹均平行于梯度方向时,材料等效弹性模量和断裂韧性的增加或者梯度指数的减小都导致起裂载荷变大.
关键词:
梯度复合材料
,
最大周向应力准则
,
交互能量积分
,
裂纹扩展路径
,
起裂载荷
马英杰
,
李晋炜
,
雷家峰
,
唐振云
,
刘羽寅
,
杨锐
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00155
利用SEM观察了疲劳裂纹在具有片层组织的TC4ELI合金中的扩展路径,通过统计疲劳裂纹与α片层所呈的角度,分析了α和β两相晶体学取向对疲劳裂纹扩展路径的影响.基于对疲劳裂纹扩展路径的研究,测试并讨论了片层组织中晶粒和α片层对近门槛值阶段及Paris区阶段疲劳裂纹扩展速率的影响.研究表明,疲劳裂纹在片层组织中扩展时,疲劳裂纹在穿过α片层时倾向于沿平行或垂直于α片层的方向扩展,导致疲劳裂纹扩展路径每隔几个片层宽度出现扩展台阶;影响近门槛值阶段疲劳裂纹扩展速率的主要因素是α片层厚度,而与晶粒尺寸无关;在Paris阶段,晶粒尺寸、α片层厚度和片层长/宽比均对裂纹扩展速率产生影响.
关键词:
钛合金
,
显微组织
,
裂纹扩展路径
,
裂纹扩展速率
温志勋
,
岳珠峰
,
朱振涛
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.12.004
采用紧凑拉伸(CT)试样对三种晶体取向[001],[011],[111]的镍基单晶合金DD3在950,850℃和760℃下的拉伸以及950℃时的蠕变和疲劳性能进行了实验研究.应用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分别对单晶体裂纹扩展路径和断口表面进行了观察和分析.拉伸实验结果表明:单晶体裂纹扩展路径沿着特定的晶体学矢量方向扩展而在试样自由表明呈现Z字型外观,其扩展方向及形状取决于晶体取向.温度对试样的断裂形式影响较为显著,760℃时的断裂特征为剪切型脆性断裂,断裂平面为沿滑移面的光滑斜断口;950℃下试样断裂逐渐转变为微孔聚集型韧性断裂,断口由粗糙的剪切唇和纤维区构成.蠕变和疲劳实验结果表明:镍基单晶具有明显的蠕变和疲劳性能各向异性,蠕变寿命以[011],[111],[001]顺序依次减小,疲劳寿命以[111],[011],[001]顺序依次减小;蠕变及疲劳裂纹扩展路径均与加载方向垂直,断裂表面均为光滑的平断口.试样断口细观分析显示,蠕变试样断口由杯锥状韧窝组成,而疲劳试样断口则由疲劳裂纹组成.疲劳损伤比蠕变损伤更有利于裂纹的扩展.
关键词:
单晶体
,
CT试样
,
裂纹扩展路径
马英杰李晋伟雷家峰唐振云刘羽寅杨锐
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00155
利用SEM观察了疲劳裂纹在具有片层组织的TC4ELI合金中的扩展路径, 通过统计疲劳裂纹与α片层所呈的角度, 分析了α和 β两相晶体学取向对疲劳裂纹扩展路径的影响. 基于对疲劳裂纹扩展路径的研究, 测试并讨论了片层组织中晶粒和α片层对近门槛值阶段及Paris区阶段疲劳裂纹扩展速率的影响. 研究表明, 疲劳裂纹在片层组织中扩展时, 疲劳裂纹在穿过α片层时倾向于沿平行或垂直于α片层的方向扩展, 导致疲劳裂纹扩展路径每隔几个片层宽度出现扩展台阶; 影响近门槛值阶段疲劳裂纹扩展速率的主要因素是α片层厚度, 而与晶粒尺寸无关; 在Paris阶段, 晶粒尺寸、α片层厚度和片层长/宽比均对裂纹扩展速率产生影响.
关键词:
钛合金
,
microstructure
,
crack propagating path
,
crack growth rate
