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半圆形初始裂纹在交变拉伸载荷下的裂尖应力场数值模拟 预览
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作者 周晓松 张焱冰 张岳林 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期57-62,共6页
[目的]为研究板结构中初始裂纹深度沿板厚方向分布不均匀的问题,[方法]基于三维虚拟裂纹闭合技术(VCCT),以半圆形初始裂纹为例,对其在交变拉伸载荷作用下的裂尖应力场进行数值模拟。[结果]结果表明:对于裂纹水平面的应力场,在发生塑性... [目的]为研究板结构中初始裂纹深度沿板厚方向分布不均匀的问题,[方法]基于三维虚拟裂纹闭合技术(VCCT),以半圆形初始裂纹为例,对其在交变拉伸载荷作用下的裂尖应力场进行数值模拟。[结果]结果表明:对于裂纹水平面的应力场,在发生塑性变形的区域,计算点的vonMises等效应力随着距裂尖距离的增大而减小,两者之间呈线性或双线性关系;在未发生塑性变形的区域,该应力值基本上是裂尖距离的三次函数。对于裂纹横断面,裂纹总是沿裂纹边缘形状的法向方向扩展,且应力峰值出现在裂纹边缘,裂纹内部应力值随着距裂纹中心的距离呈现高度的非线性分布,而外部应力值则随着距裂纹中心距离的增大而减小。当该距离超过裂纹半径的1.67倍时,应力集中消失;当拉伸载荷为2/3和1/3倍材料屈服应力时,裂纹边缘的应力峰值总是分别等于载荷的1.45倍和2倍。[结论]研究结果可为考虑初始裂纹的板结构的疲劳强度计算提供参考。 展开更多
关键词 初始裂纹 交变拉伸载荷 裂尖应力场 虚拟裂纹闭合技术 裂纹扩展
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压应力对压剪裂纹扩展的影响研究 预览
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作者 王勃 张阳博 +1 位作者 左宏 王厚锦 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期845-851,共7页
本文针对压剪裂纹的启裂及扩展问题,研究了脆性材料中裂纹面压应力变化对其扩展的影响规律.借助双轴加载试验机可自由调节两个轴位移和力的优势,设计了一种单边对称双裂纹压剪试样.试验中,施加裂纹面压应力至不同的预设值后,使剪应力单... 本文针对压剪裂纹的启裂及扩展问题,研究了脆性材料中裂纹面压应力变化对其扩展的影响规律.借助双轴加载试验机可自由调节两个轴位移和力的优势,设计了一种单边对称双裂纹压剪试样.试验中,施加裂纹面压应力至不同的预设值后,使剪应力单调增大直至裂纹启裂及扩展,得到不同预设压应力下压剪裂纹启裂及扩展规律.随着预设压应力增大,启裂角增大,裂纹扩展路径与初始裂纹的偏角也增大.但随着压应力增大,启裂角增大至一定值后趋于稳定,实验发现,依据裂纹是否闭合,压应力对压剪裂纹扩展的作用大致可分为两个阶段:闭合前,压应力对裂纹启裂载荷及启裂角、扩展路径均有影响,预设压应力增大,裂纹启裂载荷增大、启裂角增大,扩展路径愈来愈偏离初始裂纹方向;闭合后,压应力虽然增大,启裂角和临界压剪应力比始终恒定,压应力对临界剪力和扩展路径存在一定影响.研究表明,裂纹启裂角与启裂时的压剪应力比存在一定的对应关系.启裂时的压剪应力比增大,启裂角增大,启裂时的压剪应力比恒定,启裂角不变. 展开更多
关键词 压剪裂纹 双轴加载 压应力 裂纹扩展 启裂角
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裂纹扩展和裂尖变形机理的多尺度耦合数值模拟方法 预览
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作者 盛鹰 朱星亮 +2 位作者 曾祥国 贾彬 文军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期2419-2425,共7页
利用提出的多尺度五区数值模型,实现了单边裂纹的平板α铁在宏观载荷作用下三个不同尺度(原子尺度、细观尺度、连续介质尺度)力学参量之间的耦合及传递,模拟了裂尖变形和裂纹扩展的多尺度演化过程。根据多尺度五区数值模型将平板建设为... 利用提出的多尺度五区数值模型,实现了单边裂纹的平板α铁在宏观载荷作用下三个不同尺度(原子尺度、细观尺度、连续介质尺度)力学参量之间的耦合及传递,模拟了裂尖变形和裂纹扩展的多尺度演化过程。根据多尺度五区数值模型将平板建设为五个区域。其中:Ⅴ区为宏观尺度区,利用有限元方法对单边裂纹板进行动态数值分析,基于虚拟裂纹闭合法(VCCT)计算应力强度因子KI;Ⅳ区为包围裂尖的细观尺度有限元模型,Ⅳ区与Ⅴ区宏观尺度模型通过有限宽板应力强度因子表达式联系,从而获得Ⅳ区细观断裂模型的应力边界,并将其用于有限元加载,获得该区的位移场;Ⅰ区为嵌在Ⅳ区内的分子动力学模型区,通过该区的分子动力学计算可获得裂纹扩展和裂尖变形的机制,模拟裂纹分叉、堆垛层错、空位微观变形与失效机制等;Ⅱ区和Ⅲ区为分子动力学Ⅰ区与连续介质Ⅳ区之间的交互影响区,有限元结果通过Ⅲ区为分子动力学区提供载荷条件,分子动力学结果借助于Ⅱ区修正有限元的边界条件,实现了原子尺度离散区与连续介质区力学参量之间相互影响的动态耦合。 展开更多
关键词 裂纹扩展 裂尖变形 多尺度数值模型 虚拟裂纹闭合法 分子动力学
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影响铝合金疲劳性能的内因及其机制 预览
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作者 任伟才 《轻合金加工技术》 CAS 北大核心 2019年第5期11-17,共7页
综合分析了国内外关于铝合金疲劳性能方面的研究成果,介绍了疲劳破坏过程及其机制,详细描述了影响铝合金构件疲劳性能的内因及其影响规律,影响铝合金构件疲劳性能的内因主要包括冶金缺陷、第二相粒子、晶界、晶粒尺寸和晶粒取向等,同时... 综合分析了国内外关于铝合金疲劳性能方面的研究成果,介绍了疲劳破坏过程及其机制,详细描述了影响铝合金构件疲劳性能的内因及其影响规律,影响铝合金构件疲劳性能的内因主要包括冶金缺陷、第二相粒子、晶界、晶粒尺寸和晶粒取向等,同时介绍了有利于提高铝合金自身疲劳性能的固溶和时效工艺改进方向。 展开更多
关键词 铝合金 疲劳 裂纹萌生 裂纹扩展
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单裂隙砂岩破坏特征和破裂演化规律试验
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作者 郭寿松 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第7期56-60,共5页
针对含不同倾角裂隙的板状砂岩试样开展单轴加载试验,从宏细观角度深入探索裂隙倾角对脆性岩石变形破坏特征、声发射及破裂演化规律的影响效应,揭示其破坏机制。结果表明:裂隙倾角α较小时(0°≤α≤30°),应力-应变曲线呈锯齿... 针对含不同倾角裂隙的板状砂岩试样开展单轴加载试验,从宏细观角度深入探索裂隙倾角对脆性岩石变形破坏特征、声发射及破裂演化规律的影响效应,揭示其破坏机制。结果表明:裂隙倾角α较小时(0°≤α≤30°),应力-应变曲线呈锯齿状;翼裂纹首先在初始裂隙中部萌生,次生拉伸裂纹扩展贯通导致试样破坏,声发射较为分散,以劈裂破坏为主;随裂隙倾角增加(30°<α<90°),应力跌落次数减少,峰值强度和弹性模量不断升高;翼裂纹起裂位置向初始裂隙尖端转移,起裂强度和起裂强度比逐渐增加,次生裂纹转为剪切裂纹,声发射趋于集中,破坏模式向剪切破坏过渡;裂隙倾角为90°时,应力-应变曲线光滑,初始裂隙起裂前试样瞬间破坏,声发射异常集中,以劈裂破坏为主,与完整试样基本一致。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙倾角 变形破坏特征 声发射 裂纹扩展
页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究
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作者 张钰彬 黄丹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2873-2881,共9页
水力压裂技术广泛使用于页岩气开采工程中。为了分析压裂过程中多裂缝扩展形成复杂裂缝网的机制,尝试将态型近场动力学理论引入页岩水平井水力压裂过程的力学建模与数值仿真,在物质点间相互作用力模型中加入等效水压力项以实现在新生裂... 水力压裂技术广泛使用于页岩气开采工程中。为了分析压裂过程中多裂缝扩展形成复杂裂缝网的机制,尝试将态型近场动力学理论引入页岩水平井水力压裂过程的力学建模与数值仿真,在物质点间相互作用力模型中加入等效水压力项以实现在新生裂缝面上跟踪施加水压力,建立了水力压裂过程的近场动力学分析模型。通过模拟页岩储层的水力压裂过程,可得到复杂的裂缝扩展路径、裂缝网络的形成过程以及裂缝扩展受射孔间距及页岩天然裂缝和层理的影响。研究结果表明:射孔间距过小会造成起裂干扰,使中心射孔的裂缝扩展受到抑制;在压裂压力一定的情况下适当增大射孔间距,可以显著增强页岩压裂形成裂缝网的能力;压裂过程中水平层理面可能张开形成水平裂缝,且天然裂缝会诱导形成更复杂的垂直裂缝。模型和方法可为页岩水力压裂过程和机制研究及工程实践提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 页岩 多射孔 态型近场动力学 裂缝扩展 裂缝网络
疲劳裂纹的搅拌摩擦焊维修效果分析 预览
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作者 党堃 董登科 +1 位作者 陈莉 张侃 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第17期347-351,共5页
飞机结构疲劳裂纹严重影响了飞机的安全性,为评估搅拌摩擦焊维修疲劳裂纹的效果,设计规划了壁板结构含裂纹损伤的静力、疲劳维修试验件以及相应的对比试验件,进行了标准的静力、疲劳以及裂纹扩展试验,并对试验结果进行概率分析,给出了... 飞机结构疲劳裂纹严重影响了飞机的安全性,为评估搅拌摩擦焊维修疲劳裂纹的效果,设计规划了壁板结构含裂纹损伤的静力、疲劳维修试验件以及相应的对比试验件,进行了标准的静力、疲劳以及裂纹扩展试验,并对试验结果进行概率分析,给出了搅拌摩擦焊维修后的静力承载性能恢复程度以及不同存活率下的裂纹扩展速率公式。结果表明,搅拌摩擦焊维修后力学性能优良,可以有效地延长结构的使用寿命,为工程应用提供技术参考。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 飞机维修 疲劳裂纹 裂纹扩展 性能评估
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偏置三维内裂纹单轴拉伸裂纹扩展数值模拟 预览
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作者 刘丹珠 王义兴 肖望 《江西水利科技》 2019年第1期35-41,共7页
为研究偏置三维内裂纹在单轴应力下的裂纹扩展过程,利用三维裂纹计算软件Franc3d软件进行了数值模拟,得到了裂纹扩展过程及裂纹前缘的应力强度因子变化,计算结果表明:(1)单轴拉力作用下,预制裂纹尖端首先出现翼型裂纹,随后裂纹逐渐向四... 为研究偏置三维内裂纹在单轴应力下的裂纹扩展过程,利用三维裂纹计算软件Franc3d软件进行了数值模拟,得到了裂纹扩展过程及裂纹前缘的应力强度因子变化,计算结果表明:(1)单轴拉力作用下,预制裂纹尖端首先出现翼型裂纹,随后裂纹逐渐向四周扩展,裂纹先贯穿试件左右两面,而后贯穿试件的前后面形成贯穿型裂纹.(2)三维预制内裂纹倾角α=0°、30°时,预制裂纹尖端翼裂纹扩展后期两个翼裂纹呈现相互吸引的规律,而当三维预制内裂纹倾角α=45°、60°时,翼裂纹之间则不存在相互吸引靠近的趋势,预制裂纹内侧尖端的翼裂纹扩展要小于预制裂纹外侧尖端.(3)相对Ⅰ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化(从相对距离0变化到相对距离1)呈现先增大后减小再增大再减小的规律,相对Ⅱ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化呈现先减小后增大再减小再增大的趋势. 展开更多
关键词 偏置三维内裂纹 单轴拉伸 裂纹扩展 数值模拟
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爆炸载荷下空孔及其缺陷对裂纹扩展影响机理研究 预览
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作者 张召冉 左进京 郭义先 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第18期115-121,共7页
空孔在岩石爆破中的作用越来越受到重视,为研究岩石爆破中空孔及其缺陷对裂纹的影响,以PMMA代替岩石材料,利用动态焦散线系统重点研究空孔及其背爆侧缺陷对裂纹扩展的影响。在预制裂纹长度及其与炮孔间距不变的条件下,空孔直径为10 mm,2... 空孔在岩石爆破中的作用越来越受到重视,为研究岩石爆破中空孔及其缺陷对裂纹的影响,以PMMA代替岩石材料,利用动态焦散线系统重点研究空孔及其背爆侧缺陷对裂纹扩展的影响。在预制裂纹长度及其与炮孔间距不变的条件下,空孔直径为10 mm,20 mm和30 mm时,裂纹扩展长度分别为1.46 cm,2.13 cm和5.29 cm;裂纹扩展速度分别为266.64 m/s,366.63 m/s和466.64 m/s;应力强度因子分别为0.89,1.11和1.34;即随着空孔直径的增大,背爆侧预制裂纹扩展越容易。通过建立力学模型解释其机理,空孔直径加大了应力波的反射范围,增强了空孔边界处岩体单元的受力强度,导致裂纹的产生和发展。一定范围内空孔直径大小条件下,空孔反射应力波产生的合力方向对背爆侧裂纹扩展产生影响,主要表现为应力波的强度的水平分力方向与裂纹扩展方向的关系,当两者方向相同时对裂纹扩展起到促进作用,裂纹扩展越长;当两者方向相反时,起到抑制作用,裂纹扩展越短。 展开更多
关键词 岩石爆破 空孔 预制裂纹 裂纹扩展
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细观特征对片岩起裂应力与裂纹扩展各向异性的影响
10
作者 尹晓萌 晏鄂川 +2 位作者 黄少平 冯波 王鲁男 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1373-1384,共12页
压缩作用下,含片理面脆性片岩的渐进破坏表现出各向异性。为探讨片岩起裂应力与裂纹扩展各向异性特征及其与岩石细观因素的相关性,选取3类石英云母片岩样品,首先开展岩样的细观试验,并定量分析3类样品在微裂隙(孔隙)的细观特征方面的差... 压缩作用下,含片理面脆性片岩的渐进破坏表现出各向异性。为探讨片岩起裂应力与裂纹扩展各向异性特征及其与岩石细观因素的相关性,选取3类石英云母片岩样品,首先开展岩样的细观试验,并定量分析3类样品在微裂隙(孔隙)的细观特征方面的差异。试验发现样品中的云母矿物易定向聚集形成非均质层,微裂隙主要沿该矿物边缘定向展布,而在其他部位则表现出方向的不规则性。进而开展不同片理角α圆柱试样的单轴压缩试验,基于试样破坏形态与应力–应变曲线特征,通过断裂力学的理论分析,得出轴压斜交(α=30°)与垂直(α=90°)非均质层作用时,定向微裂隙与具有优势角的不规则微裂隙(孔隙)分别控制着岩石的起裂;云母矿物的边缘弱面是否对裂纹扩展具有导向、促进作用,与加载方向密切相关,由此造成不同片理角试样宏观剪切破坏形态的差异。应力、应变数据的统计分析结果与细观数据表明,试样的起裂应力及起裂应力水平表现出较好的规律性,这与岩石的非均质特征、微裂隙(孔隙)特征(分布、数量、尺寸、性质)等相关。 展开更多
关键词 岩石力学 石英云母片岩 起裂应力 裂纹扩展 各向异性 细观因素
冲击荷载下岩石裂纹动态扩展全过程演化规律研究
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作者 王飞 王蒙 +3 位作者 朱哲明 邱豪 应鹏 王勖雅 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1139-1148,共10页
为研究岩石裂纹全过程扩展规律及扩展行为中的定区域止裂问题,提出修正侧开半孔板(improved single cleavage semi-circle specimen,ISCSC)构型构件。通过大直径分离式霍普金森压杆试验系统进行冲击试验,使用裂纹扩展计测试系统测定了... 为研究岩石裂纹全过程扩展规律及扩展行为中的定区域止裂问题,提出修正侧开半孔板(improved single cleavage semi-circle specimen,ISCSC)构型构件。通过大直径分离式霍普金森压杆试验系统进行冲击试验,使用裂纹扩展计测试系统测定了裂纹扩展速度,同时引入拉伸断裂软化损伤破坏模型进行数值模拟,通过试验–数值法,深入分析动载荷下岩石裂纹全过程扩展演化行为及双空心孔对于裂纹扩展的影响。结果显示,ISCSC构型实现了裂纹扩展中的定区域止裂,可以精准预测止裂区域;预制双空心孔的构型分布对裂纹扩展行为影响巨大,裂纹扩展速度受到明显抑制;裂纹扩展至双孔中心连线区域时,裂纹尖端拉应力场与双孔形成的叠加应力场相互作用,导致主裂纹扩展速度急剧降低,甚至出现止裂现象;裂纹扩展至叠加场时,极易受到物质不均匀性影响,产生偏折或分叉;同时,数值计算的结果和试验吻合,验证ISCSC构型用于研究裂纹起裂、扩展及止裂全过程演化行为的有效性。 展开更多
关键词 岩石力学 ISCSC构型 分离式霍普金斯压杆 裂纹扩展 裂纹止裂 数值模拟
含内裂纹试件水-力耦合裂纹扩展研究 预览
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作者 胡必成 《水利科技与经济》 2019年第6期6-10,共5页
为研究三维内裂纹在水-力耦合下的裂纹扩展规律,利用著名断裂力学计算软件Franc3d对双轴条件下含内裂纹标准立方体试件水力压裂进行数值模拟,得到了裂纹的扩展过程以及裂纹尖端的应力强度因子的分布。计算结果表明:①利用三维断裂有限... 为研究三维内裂纹在水-力耦合下的裂纹扩展规律,利用著名断裂力学计算软件Franc3d对双轴条件下含内裂纹标准立方体试件水力压裂进行数值模拟,得到了裂纹的扩展过程以及裂纹尖端的应力强度因子的分布。计算结果表明:①利用三维断裂有限元计算软件Franc3d对水-力耦合下的裂纹扩展过程进行了数值模拟,可见Franc3d软件在模拟水-力耦合下的裂纹扩展问题上具有很大的优越性;②裂纹扩展沿着预制裂纹尖端进行萌生,沿着最大主应力方向进行扩展,最终裂纹与最大主应力方向呈现一定的夹角;③对裂纹尖端的应力强度因子进行了计算,可以发现水-力耦合下的内裂纹扩展为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合。 展开更多
关键词 三维内裂纹 双轴 水-力耦合 裂纹扩展
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爆炸荷载作用下两平行裂纹对扩展中裂纹的影响规律 预览
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作者 万端莹 朱哲明 +1 位作者 刘瑞峰 刘邦 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期93-104,共12页
用实验和数值模拟方法,研究在爆炸载荷下岩体内部一对平行裂纹对扩展主裂纹的影响规律。实验中,采用带有中心装药孔及预制裂纹的砂岩圆盘试件,利用由示波器、超动态应变仪及裂纹扩展计所组成的测试系统,监测主裂纹扩展速度和扩展距离;... 用实验和数值模拟方法,研究在爆炸载荷下岩体内部一对平行裂纹对扩展主裂纹的影响规律。实验中,采用带有中心装药孔及预制裂纹的砂岩圆盘试件,利用由示波器、超动态应变仪及裂纹扩展计所组成的测试系统,监测主裂纹扩展速度和扩展距离;数值模拟中,采用了AUTODYN软件进行,模拟了主裂纹及两平行裂纹的扩展规律,对岩石材料,采用线性状态方程及最大拉应力失效准则,并在两平行裂纹间设置相应的观测点记录应力曲线。通过实验与数值模拟分析,得到:爆炸载荷下,紧随冲击波后的稀疏波经过两平行裂纹面反射后变成压缩波,并在两平行裂纹间产生垂直于主裂纹扩展方向的压应力,对裂纹的扩展有压制、止裂作用;而且,这种压应力的大小与两平行裂纹的间距有关,进而导致了不同的止裂效果,影响裂纹的扩展速度及最终扩展长度。 展开更多
关键词 爆炸应力波 裂纹扩展 止裂 平行裂纹
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HfC颗粒对WC/Co复合材料裂纹萌生和扩展行为的影响 预览
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作者 颜新宇 王守仁 +2 位作者 温道胜 王高琦 刘文涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期628-635,共8页
以提高材料的韧性为目的,通过冷压、热压工艺制备出碳化钨基复合材料,对其断裂韧性、弯曲强度进行测试;利用SEM对HfC/WC/Co复合材料的微观形貌进行观察;基于裂纹扩展能量释放公式,构建了裂纹直行、裂纹偏转和裂纹分叉的应力强度因子与... 以提高材料的韧性为目的,通过冷压、热压工艺制备出碳化钨基复合材料,对其断裂韧性、弯曲强度进行测试;利用SEM对HfC/WC/Co复合材料的微观形貌进行观察;基于裂纹扩展能量释放公式,构建了裂纹直行、裂纹偏转和裂纹分叉的应力强度因子与裂纹长度的数学模型;借助仿真软件ABAQUS对裂纹直行、裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎4种裂纹扩展方式进行了仿真验证;结果表明:添加适量的HfC可以有效改善复合材料的断裂韧性和弯曲强度;HfC和Co在基体中均匀分布,对复合材料强度和韧性的提高具有明显作用,改善机制为裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹钉扎、穿晶断裂等协同作用将裂纹扩展尖端的应力分散或转移到HfC上,从而降低基体中裂纹尖端的应力集中,提高复合材料的韧性。 展开更多
关键词 碳化铪 裂纹扩展 能量释放率 增强增韧 ABAQUS
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支承压力区煤体裂隙演化区域性研究 被引量:1
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作者 李立 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期313-321,共9页
为了研究支承压力区内煤岩体裂隙的演化规律,建立了原生裂隙扩展的力学模型,得出了裂隙的扩展过程及其力学条件.结果表明:煤体原生裂隙经历了剪切滑移—Ⅱ型扩展—弯折扩展—剪切扩展—剪切破坏—反向滑移的过程;同时,在现场对工作面前... 为了研究支承压力区内煤岩体裂隙的演化规律,建立了原生裂隙扩展的力学模型,得出了裂隙的扩展过程及其力学条件.结果表明:煤体原生裂隙经历了剪切滑移—Ⅱ型扩展—弯折扩展—剪切扩展—剪切破坏—反向滑移的过程;同时,在现场对工作面前方不同距离处煤层取样,并对取样切片进行显微照相,切片的裂隙特征反映了支承压力区内的裂隙特征,现场观测和理论研究结果基本一致.基于以上分析,按照煤体裂隙发育特征,将支承压力区分为初始裂隙区、剪切滑移与Ⅱ型裂隙扩展区、裂隙弯折扩展区、裂隙剪切扩展区、剪切破坏区和裂隙反向滑移区,并结合支承压力表达式和裂隙扩展的力学条件,量化得出了各区域范围的表达式. 展开更多
关键词 支承压力 煤体裂隙 裂隙扩展 区域划分
含三维内裂纹试件单轴拉伸裂纹扩展数值模拟研究 预览
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作者 彭博 《水资源与水工程学报》 CSCD 2019年第1期226-231,共6页
以往研究针对三维内裂纹在单轴拉伸下的裂纹扩展与三维内裂纹尖端的应力强度因子变化较少,为定量化研究三维内裂纹单轴拉伸下的裂纹扩展与应力强度因子的变化,对不同预制内裂纹角度在拉伸荷载作用下的裂纹扩展规律进行了数值模拟研究,... 以往研究针对三维内裂纹在单轴拉伸下的裂纹扩展与三维内裂纹尖端的应力强度因子变化较少,为定量化研究三维内裂纹单轴拉伸下的裂纹扩展与应力强度因子的变化,对不同预制内裂纹角度在拉伸荷载作用下的裂纹扩展规律进行了数值模拟研究,将裂纹扩展过程及最终破坏形态与已有研究进行了对比。计算结果表明:当预制裂纹角度为0°时,预制裂纹呈现自相似扩展,当预制裂纹为其他角度时,预制裂纹尖端出现翼裂纹扩展,预制裂纹角度为15°、30°、45°、60°时,翼裂纹与原预制裂纹分别呈18°、49°、64°与80°;随着预制裂纹与水平方向的角度增大,Ⅰ型应力强度因子逐渐减小,对于同一预制裂纹角度来说,预制裂纹短轴顶点上的Ⅰ型应力强度因子较其他方向要大;随着预制裂纹角度的增大,Ⅱ型应力强度因子整体上先增大后减小;对于同一种预制裂纹角度来说,预制裂纹的左端与右端(对应于距离为0,0. 5,1处)Ⅱ型应力强度因子达到最大,而预制裂纹短轴处顶点(对应于距离为0. 25和0. 75处)Ⅱ型应力强度因子达到最小为0;数值模拟结果与室内试验结果体现出较好的一致性。研究成果为正确认识轴拉情况下的三维裂纹扩展规律提供了一定的参考。 展开更多
关键词 三维内裂纹 Franc3D 裂纹扩展 标准立方体试件 应力强度因子 单轴拉伸
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含预制分层的帽型加筋单元在四点弯曲载荷下的损伤扩展 预览
17
作者 张茹 柴亚南 +2 位作者 张阿盈 陈向明 屈天骄 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第10期224-229,共6页
复合材料加筋结构在制造过程中往往会存在初始分层损伤从而降低了结构的承载能力。利用ABAQUS分析平台建立含预制分层的帽型加筋结构有限元模型,选用虚拟裂纹闭合技术中的Benzeggagh-Kenane(B-K)分层扩展判据模拟含预制分层的帽型加筋... 复合材料加筋结构在制造过程中往往会存在初始分层损伤从而降低了结构的承载能力。利用ABAQUS分析平台建立含预制分层的帽型加筋结构有限元模型,选用虚拟裂纹闭合技术中的Benzeggagh-Kenane(B-K)分层扩展判据模拟含预制分层的帽型加筋结构在四点弯载荷作用下结构裂纹的起始和扩展情况,对比试验发现结果拟合良好。详细分析分层的位置、形状及面积对加筋板损伤起始的影响,比较各型能量释放率对裂纹扩展影响。结果表明:预制分层位于界面中部时结构的承载能力最大;分层面积增大时结构的承载能力整体呈下降趋势,分层面积在一定范围变化时对结构的承载能力影响不大;但当分层面积大于一定值时,结构的承载能力急剧下降;剪切应变能释放率对裂纹扩展的贡献比较大。 展开更多
关键词 虚拟裂纹闭合法 能量释放率 裂纹扩展 承载能力 预制分层
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水介质下打磨磨痕对钢轨疲劳损伤的影响 预览
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作者 郭帅 赵相吉 +3 位作者 何成刚 刘启跃 郭俊 王文健 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期889-895,共7页
采用棕刚玉砂纸在钢轨试样表面处理得到不同角度打磨磨痕,利用MMS-2A轮轨摩擦磨损试验机研究了水介质下不同角度打磨磨痕对钢轨疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:水介质条件下打磨磨痕与运行方向夹角在0°~45°范围内时,钢轨表面... 采用棕刚玉砂纸在钢轨试样表面处理得到不同角度打磨磨痕,利用MMS-2A轮轨摩擦磨损试验机研究了水介质下不同角度打磨磨痕对钢轨疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:水介质条件下打磨磨痕与运行方向夹角在0°~45°范围内时,钢轨表面粗糙度略高,高于夹角为70°、90°打磨磨痕区域表面粗糙度;相比没有打磨磨痕的光滑区域,0°~45°打磨磨痕将加速钢轨接触疲劳裂纹的扩展,20°磨痕区域的裂纹扩展尤为严重,出现了许多分支裂纹;而70°、90°的打磨磨痕一定程度上会减缓疲劳裂纹的生长,90°打磨磨痕区域基本只存在表层裂纹;打磨磨痕角度由0°向90°增大时,裂纹扩展深度先变大后变小,而裂纹扩展角度呈现出逐渐减小的趋势。 展开更多
关键词 钢轨 磨痕方向 水介质 疲劳裂纹 裂纹扩展
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基于XFEM的焊接结构裂纹萌生扩展仿真研究 预览
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作者 周东亮 魏国前 胡珂 《电焊机》 2019年第3期62-65,共4页
为研究焊接结构裂纹的萌生扩展,利用ABAQUS软件建立4种不同焊趾倒角的焊接十字接头模型,采用扩展有限元单元法(XFEM),在不预置裂纹的情况下,网格类型分别设置为平面应力状态和平面应变状态,进行裂纹萌生扩展模拟。结果表明:在平面应变... 为研究焊接结构裂纹的萌生扩展,利用ABAQUS软件建立4种不同焊趾倒角的焊接十字接头模型,采用扩展有限元单元法(XFEM),在不预置裂纹的情况下,网格类型分别设置为平面应力状态和平面应变状态,进行裂纹萌生扩展模拟。结果表明:在平面应变状态下,裂纹更容易萌生扩展,焊趾倒角对裂纹的萌生位置和扩展路径存在影响。 展开更多
关键词 焊接结构 XFEM 裂纹萌生 裂纹扩展 十字接头
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圆形杂质对裂纹扩展的影响 预览
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作者 邢帅兵 王强胜 +1 位作者 生月 江晓禹 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第2期189-199,共11页
在单轴拉伸载荷作用下,运用分布位错方法对无限大平面内含有一个裂纹和一个任意方向的杂质问题进行求解,得到了裂纹尖端的应力强度因子、应力场以及应变能密度.利用最小应变能密度因子准则来判断裂纹扩展方向.结果显示:软杂质对裂纹尖... 在单轴拉伸载荷作用下,运用分布位错方法对无限大平面内含有一个裂纹和一个任意方向的杂质问题进行求解,得到了裂纹尖端的应力强度因子、应力场以及应变能密度.利用最小应变能密度因子准则来判断裂纹扩展方向.结果显示:软杂质对裂纹尖端应力强度因子、应变能密度和应力场有增强作用,而硬杂质则具有屏蔽作用.在-30°<θ<30°范围内,杂质对裂纹扩展方向的影响较小,而在-90°<θ<-30°或30°<θ<90°范围内,杂质对裂纹扩展方向的影响较大.软杂质对裂纹扩展有吸引作用,而硬杂质具有排斥作用. 展开更多
关键词 杂质 裂纹 分布位错方法 裂纹扩展
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