【摘 要】
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研究了304奥氏体不锈钢在不同疲劳载荷作用下的裂纹萌生和小裂纹扩展机制.实验采用单边缺口拉伸试样,应力水平分别为330,350和370 MPa.实验结果表明,小裂纹扩展速率随裂纹长度的变化曲线不受载荷水平的影响.晶界为裂纹萌生点,并且在小裂纹的扩展中具有重要作用.一旦小裂纹长度达到临界尺寸0.2mm,裂纹会快速扩展,最终导致断裂.
【机 构】
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华东理工大学机械与动力工程学院,承压系统安全科学教育部重点实验室,上海200237
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研究了304奥氏体不锈钢在不同疲劳载荷作用下的裂纹萌生和小裂纹扩展机制.实验采用单边缺口拉伸试样,应力水平分别为330,350和370 MPa.实验结果表明,小裂纹扩展速率随裂纹长度的变化曲线不受载荷水平的影响.晶界为裂纹萌生点,并且在小裂纹的扩展中具有重要作用.一旦小裂纹长度达到临界尺寸0.2mm,裂纹会快速扩展,最终导致断裂.
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在自主设计的弯曲微动疲劳试验机上,对316L奥氏体不锈钢,7075铝合金,LZ50钢和17CrNiMo6钢等材料,在不同弯曲载荷,法向接触载荷和循环周次下进行系统的弯曲微动疲劳试验研究,建立了对应材料的常规和微动疲劳S-N曲线.在此基础上,采用OM,SEM,EDS,TEM和表面形貌仪等微观分析手段,系统研究4种材料的微动损伤,微动疲劳断口,剖面形态和显微组织结构.
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运用连续介质力学模型,研究了纳米晶体材料中椭圆钝裂纹尖端附近纳米晶粒扭转变形对尖端位错发射的影响规律,并将由裂纹尖端理想纳米剪切产生的纳米晶粒扭转变形近似等于一个向错四极子.运用弹性复势方法,获得了复势函数和应力场的解析解答,由此导出了椭圆钝裂纹尖端位错所受力以及位错发射临界条件的表达式.且分析讨论了晶粒尺寸与纳米晶粒扭转变形参数对位错发射的临界应力强度因子的影响规律.
基于晶体材料失效的表面扩散变形机制,研究晶体材料中钝裂纹表面扩散条件下位错的发射条件,建立了考虑裂纹表面扩散的钝裂纹尖端位错发射的连续介质模型.利用理论分析与数值计算相结合的方法,获得了应力场的解析解答,分析了钝裂纹表面扩散的应力或位移边界条件,得到了表面扩散条件下位错发射的临界应力强度应子表达式,算例分析了扩散系数,时间,温度,钝裂纹尺寸等对临界应力强度应子的影响规律.
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研究了一维六方准晶带型体中有限裂纹的反平面问题.利用积分变换法,将复合边值问题转化为对偶积分方程组,然后通过对偶积分方程的求解方法,获得了裂纹尖端声子场和相位子场的应力,应变,位移和场强度因子的显示解析式.利用保守定律得到的与路径无关的J积分等于能量释放率,可用作断裂准则.
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