摘要：根据线弹性断裂力学理论,推导出了Abaqus中材料参数c3,c4与Paris参数C,m的之间的换算关系式,并基于Abaqus软件的扩展有限元XFEM分析,分别对含中心穿透斜裂纹平板和带初始裂纹的加筋翼梁典型结构在等幅疲劳载荷下的裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命进行了预测和试验验证。算例结果表明预测的裂纹扩展路径与试验结果吻合良好,裂纹扩展寿命误差在6.3%以内。表明该方法可以精确地预测等幅载荷下二维和三维复杂结构的疲劳裂纹扩展路径和寿命,可为结构的损伤容限分析提供有效途径,具有一定的工程应用价值。

摘要：腐蚀环境下的裂纹扩展性能是航空金属结构损伤容限设计的重要前提,为此,试验测定了3种航空铝合金材料(即2E12-T3、2E12-T42和7050-T7451)在2种腐蚀环境(3.5wt%NaCl溶液和油箱积水)下的裂纹扩展性能,在试验数据的基础上进行性能对比,并对试样断口进行SEM分析,研究了腐蚀和载荷联合作用对裂纹扩展的影响机理,研究结果表明:油箱积水环境对航空铝合金材料裂纹扩展的影响比3.5wt%NaCl溶液严重,铝合金2E12-T3和2E12-T42的腐蚀裂纹扩展性能优于铝合金7050-T7451,腐蚀环境下的氢脆效应和阳极溶解机制是造成腐蚀裂纹扩展加速的主要原因。

摘要：为了研究含孔TC4钛合金扩散连接层合板的裂纹扩展行为,进行了含?6中心孔的8mm厚单层板材、三层(3+2+3)扩散连接层合板和三层(3+2+3)含?12止焊区扩散连接层合板的疲劳对比试验,试验中施加标识载荷,通过断口判读裂纹形态和尺寸,得到裂纹扩展(a,N)数据,建立了裂纹扩展da/d N-a曲线,对单层板、层合板和止焊层合板的裂纹扩展行为和规律进行了对比。结果表明:单层板出现规则的半椭圆形孔壁裂纹;层合板由于存在层合界面的影响,出现不规则的半椭圆孔壁裂纹;而止焊层合板以角裂纹为主,裂纹扩展过程分为三阶段;三类试件的da/d N-a曲线可用双对数线性关系描述;三层板的裂纹扩展特性不弱于单层板;止焊层合板的裂纹扩展性能有明显改善,提高了含孔层板的损伤容限特性。

摘要：针对部件服役过程中,在常幅循环加载中引入单个拉伸过载作用的行为,研究过载比、应力比和试样厚度对单个拉伸过载后的裂纹扩展行为和疲劳寿命产生的影响。采用Q345R标准紧凑拉伸试样为研究对象,开展不同过载比、应力比和厚度条件下,在常幅加载过程中引入单个拉伸过载作用下疲劳裂纹扩展行为的试验。试验结果表明:在保持应力比、过载比和试样厚度中的任意两个条件一致的情况下,过载比越大,迟滞效应越明显;应力比越高,迟滞效应越弱;试样厚度增加,迟滞效应减弱。利用半幅降载勾线法,研究由过载引起的沿试样厚度方向的裂纹扩展形貌的变化,并一定程度上解释了厚度效应对过载行为的影响。根据试验和分析结果,对于Q345R在实际服役过程中的寿命评定起重要作用。

摘要：前期研究表明,应用厚边U肋的正交异性钢桥面能够有效改善顶板与U肋连接焊缝的疲劳性能。在此基础上,开展了2组共7个局部足尺模型疲劳试验,在获取S-N基础数据的同时,对疲劳裂纹萌生、汇聚和扩展进行监测并对裂纹断面进行详细分析。结果表明:疲劳裂纹首先在顶板与U肋焊缝长度方向以多处点裂源形式萌生,其后沿纵向和板厚方向扩展并汇聚形成微小可见裂纹;微小可见裂纹以较高速率沿纵向和板厚方向扩展,最终形成贯穿裂纹引起疲劳失效。值得注意的是,在疲劳裂纹萌生与扩展阶段,其形态逐渐由初始多处半圆状点裂源过渡为半椭圆状可见裂纹。此外,基于试验数据推导出具有95%保证率的厚边U肋钢桥面顶板与纵肋焊缝S-N验算曲线,以供工程设计使用。

摘要：沥青路面裂纹在行车荷载下的裂纹扩展规律对于沥青路面的设计、维护具有重要的指导意义.通过预切口沥青混合料小梁疲劳试验,利用无网格伽辽金/有限元耦合方法,对沥青路面表面裂纹扩展进行了数值模拟,研究了面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量对裂纹扩展的影响规律.结果显示:随着预切口距离加载中心距离的增大,沥青混合料小梁的疲劳寿命增大,裂纹尖端的Ⅰ型应力强度因子减小,裂纹所表现出的Ⅱ型特性增强;在沥青路面表面裂纹扩展过程中,应力强度因子经历一个急剧上升,达到一个极值后缓慢下降,然后又缓慢上升,最后急剧增加的过程;随面层、基层厚度的增加,表面裂纹尖端的应力强度因子降低;面层、基层模量对裂纹扩展路径的影响较大.

摘要：基于注浆锚固裂隙砂岩单轴压缩试验结果,研究了不同锚固作用下裂隙砂岩破裂模式,探讨了锚杆根数以及预应力对裂隙砂岩破裂特征的影响,分析了含两根锚杆裂隙砂岩变形破坏过程中裂纹萌生、扩展和演化规律。结果表明:随着锚杆根数增加,裂隙砂岩最终宏观破裂模式趋于复杂,对30°裂隙倾角而言,试样逐渐由拉伸破裂过渡到拉剪混合破裂模式;而对45°裂隙倾角而言,试样逐渐由剪切破裂过渡到拉剪混合破裂模式。预应力抑制了裂隙岩样中拉伸裂纹的扩展和延伸,使得呈现的裂纹数显著少于无预应力条件下试样的裂纹数。最后以典型锚固裂隙砂岩试样为例,分析了变形破坏全过程中裂纹扩展特征。注浆锚固裂隙砂岩具有显著渐近破裂特点。

摘要：为了探讨孔隙水对非常早期混凝土裂纹的影响,本文以有限深度混凝土板和半无限深板为研究对象,考虑混凝土受孔隙水吸力与孔隙水压力的作用,求得非常早期混凝土板的应力强度因子解析式;并绘出应力强度因子-裂纹深度曲线,探讨裂纹的失稳扩展,并确定了裂纹经历扩展、稳定、再次失稳扩展并贯穿混凝土板的深度范围。研究结果显示:裂纹面所受幂函数分布吸力指数越大,初始裂纹越稳定;非常早期混凝土板中孔隙水的表面蒸发率越高,初始裂纹越容易失稳扩展。这些探究有助于更好地了解非常早期混凝土材料的性能,以及更好地设计与维护混凝土结构。

摘要：为研究型煤在单轴压缩破裂过程中产生的微震、电磁辐射信号与裂纹演化特征的对应关系,利用自主设计的低噪声静态加载试验系统,对0~0.25、0.25~0.5、0.5~1.0、1~2 mm共4种不同粒度的型煤进行了单轴压缩破坏试验,同步采集了煤样破坏过程中的微震、电磁辐射信号及破坏视频图像,提出了一种煤体裂纹快速提取方法并计算了型煤裂纹面积的变化规律。研究结果表明:型煤在单轴压缩过程中产生的微震、电磁辐射信号及裂纹面积在时域上具有良好的同步性。型煤破坏过程中裂纹面积随时间变化曲线可分为4个阶段。第1阶段为压实阶段,煤样所受应力值较小,其表面的裂纹面积以极为缓慢的速率增加。第2阶段为初始破裂阶段,随着应力的增加和内部弹性势能的积聚,型煤表面裂纹面积的增加速率较压实阶段有明显提高,伴随产生许多细小裂纹。第3阶段为加速破裂阶段,随着应力继续增加以及材料内部积聚弹性能的释放,试样变形过程加速,导致裂纹面积增速进一步增大。第4阶段为卸压阶段,试样的裂纹面积达到最大值,承载能力急剧降低,发生失稳破坏。

摘要：齿轮在传动过程中经常发生断裂,严重影响了齿轮的使用。本文研究了齿轮齿根裂纹扩展特性,为齿轮安全设计打下基础。通过Pro/E参数化建模建立一对啮合渐开线齿轮,加载一定载荷后通过分析得到最大应力区域、假定裂纹源头和初始裂纹方向;在应力强度因子的计算过程中,从线弹性断裂力学角度出发,应用ABAQUS软件计算得到裂纹尖端应力强度因子;根据最大周向应力法,计算了裂纹失稳后的扩展角,并在ABAQUS中分步模拟了裂纹的扩展趋势;当kI值发生突变后,裂纹迅速扩展以致轮齿断裂。