摘要：针对高端塑料模具钢在连铸过程中出现的铸坯表面裂纹缺陷,对铸坯表面裂纹进行分析,判断为保护渣性能引起。采用正交试验设计不同基料配方保护渣方案,通过检测保护渣的成分、熔点、熔速、黏度和结晶特性进行保护渣分析,设计方案中保护渣半球温度范围为1 030~1 179℃、黏度0.085~0.127 Pa·s;优化后的保护渣碱度略有降低、结晶温度和凝固温度降低、润滑性提高。对保护渣进行矿相分析,由结晶图可以看出,优化后的保护渣的结晶晶体尺寸均匀,主要以长石类晶体为主、且有少量玻璃体存在,可以改善保护渣的传热和润滑效果。通过对保护渣性能进行优化,铸坯表面裂纹缺陷得到有效控制,由10%降低到0.2%以下。

摘要：采用热芯大压下工艺可以消除大方坯芯部疏松、缩孔缺陷,然而大方坯应力状态复杂多变,符合大压下变形过程的断裂判据匮乏,制约了热芯大压下工艺的工业化应用。以GCr15大方坯为研究对象,通过设计异形压缩试样获取材料变形时不同的应力状态演化路径,还原了大方坯大压下过程复杂受力情况,建立了适用于热芯大压下轧制工艺的表面裂纹判据;结合大方坯芯部孔洞压合实验有限元模拟,分析了热芯大压下轧制时孔洞形状演变和表面开裂风险。结果表明:得益于热芯大压下大方坯的厚向温度梯度,压下率越大,对于铸坯芯部缺陷的改善效果越明显。当压下率为33.3%时,铸坯芯部孔洞实现完全闭合,且此时铸坯表面实际损伤值低于临界损伤值,不会产生新的表面裂纹缺陷。

摘要：本文设计开发了一种基于ACFM技术的表面裂纹检测仪,可实现透过涂层或绝缘层检测金属表面裂纹缺陷,并通过采用测量裂纹区内漏磁的磁场方式检测磁性金属中的疲劳、腐蚀或工艺性质的表面裂纹,能完成传统磁粉探伤法的全部功能,且不需要清理金属表面、人工磁化和采用磁悬液,极大地提高了金属表面裂纹检测效率。

摘要：电梯钢带具有坚固耐用、重量轻、安全性高等特点,现广泛运用于曳引式电梯,钢带表面裂纹是其较为常见的一种失效形式。本文从钢带表面裂纹检测的现状出发,提出了一种基于C8051F的钢带表面裂纹检测方法,通过检测装置机械结构设计,硬件电路及软件设计,实现了该装置的功能。经验证,该方法可行性强,可实现对整根钢带的正反两面的表面裂纹进行实时检测。

摘要：为了提高激光超声技术检测能力,提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光超声检测方法,并将其用于金属表面裂纹检测。该方法结合激光束空间分布调控技术,激发线性调频超声表面波信号,进一步利用匹配滤波算法对线性调频激光超声表面波信号进行脉冲压缩,可大幅度提高激光超声检测信号的信噪比和分辨率。建立空间调制激光超声数值计算模型,研究线性调频激光超声信号激励方法;基于数值模拟获得的线性调频激光超声检测信号,开发基于匹配滤波器的激光超声脉冲压缩信号处理方法;通过数值模拟不同表面裂纹缺陷与不同空间调制情况下的脉冲压缩信号效果,探究该方法对于激光超声检测信号信噪比的增强能力,并最终通过试验验证。结论表明,基于脉冲压缩技术的增强型激光超声检测方法,可以大幅度抑制噪声信号,提高针对金属表面裂纹的缺陷检测能力,解决激光超声无损检测信噪比低,灵敏度差的问题,也为该方法进一步研究提供理论依据和试验指导。

摘要：为探究基于射频识别(RFID)标签传感器对表面裂纹扩展动态监测能力,采用微带标签天线作为裂纹传感器,以其反向散射信号作为裂纹扩展表征参数,并设计了一种裂纹扩展测试的新方法。该方法采用降载勾线法以获得表面裂纹在扩展中的实际尺寸,建立了表面裂纹尺寸与反向散射信号相位之间的关系。实验结果表明,该传感器可对5.646 mm^(2)的裂纹扩展量进行感知,理论上能够实现0.195(°)/mm^(2)的监测灵敏度,达到了动态监测的目的。

摘要：以核反应堆中压力容器和管道的破前漏（ＬＢＢ）分析为背景，从连续损伤力学的角度研究了压力容器和管道中环向和轴向半椭圆表面裂纹在循环载荷作用下的疲劳扩展问题。以标量损伤因子表征材料的疲劳损伤，由裂纹尖端的损伤演化导出了与Ｐａｒｉｓ公式形式相似的裂纹扩展方程，给出了Ｐａｒｉｓ公式的物理意义。由此发展了一种分析表面裂纹疲劳扩展过程中形状演化问题的损伤力学方法。

摘要：以柔性材料为基础结合微纳米加工与集成技术,设计制造可实现各种功能的柔性电子元器件成为了研究的热点,其中作为重要组成的硅备受关注。普遍认为材料的宏观变形行为与微观材料变形机制有关,因此本文旨在基于分子动力学(MD)模拟研究弯曲下包含半椭球表面裂纹的硅薄膜模型的裂纹扩展,主要通过改变裂纹长轴与薄膜宽度的比例以及四点弯曲的加载速率来研究其与薄膜挠度变化的关系。实验表明,随着比值的增加,临界挠度先减小后增大。而在加载速率对薄膜临界挠度影响的实验中,发现随着速率增大,加载过程中会出现传输迟滞,模型需要更大的挠度才能达到断裂要求。

摘要：31Si2MnCrMoVE钢是为符合固体火箭发动机壳体设计需要而专门研制的超高强度钢。随着冶炼技术的进步,31Si2MnCrMoVE钢断裂韧度不断提高,构件采用的板厚也越来越薄。由于较高的断裂韧度和较小的板厚,给钢板表面裂纹断裂韧度测试带来困难,韧带尺寸偏小,难以满足有效性判据。这种情况下,不应该用线弹性断裂力学方法评价材料的断裂韧度,而应采用弹塑性断裂力学测试材料的延性断裂韧度J_(IC)。基于以上原因,在条件断裂韧度不满足有效性判据的情况下,采用试验与有限元分析相结合的方法,通过试验测出裂纹启裂时的条件载荷,用有限元法计算出在条件载荷作用下的延性断裂韧度J_(IC),再用断裂力学理论转换成表面裂纹断裂韧度K_(Ie)。用J_(IC)作为断裂参量,就必须分析J积分的有效性,因此讨论超高强度钢表面裂纹前缘的J守恒和J主导的有效性,从而为固体火箭发动机设计提供依据。

摘要：为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理,对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律,揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用,在涂层表面形成划痕沟槽,引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹,然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹;第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的,因此,表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力,最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。