疲劳裂纹扩展试验裂纹图像采集系统

针对目前金属疲劳裂纹扩展检测方法存在效率低、操作繁琐、精度不高，不能实现实时性等缺点，文章提出了基 于机器视觉的裂纹检测方法。根据金属疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹图像的采集要求，设计了摄像头位置可自动调整 的疲劳裂纹图像采集系统，包括摄像头安装运动装置，裂纹图像采集装置以及摄像头运动控制系统。图像采集装置由高 分辨率黑白面阵CCD摄像头、光学镜头，光源照明装置和图像采集卡组成，前3者安装在摄像头支架上，与摄像头运动 装置相连。摄像头运动装置中的X，Y，，Z轴运动机构由步进电机带动滚珠导轨机构。在基于ARM技术的运动控制系统 的控制下摄像头可沿X，Y，，Z轴作高精度直线运动，实现和试件之间精确位置的调整。实验结果表明，所设计的系统可 采集到疲劳裂纹扩展试验过程中高清晰度、高分辨率的试件裂纹图像，满足下一步裂绞尺寸计算的要求；摄像头运动定 位精度可达到0. 02 mm，满足精确的系统聚焦、位置调整、跟踪采集的要求。     

工件常规热处理裂纹分析

淬裂是工件热处理过程中时常发生的现象．本文在对裂纹产生的原因进行深入分析的基础上，通过实例，对常见的几种工件形状裂纹发生的情况进行了探讨，提出了减少裂纹发生的措施．     

裂纹扩展时声发射信号特性讨论

根据单向拉伸条件下有预制裂纹和无预制裂纹试件的声发射检测结果，研究了细颈后裂纹扩展和非细颈裂纹扩展过程，得出了三条结论。（１）缩颈后裂纹扩展声发射信号很少。（２）未经大的变形的金属，裂纹扩展时释放出大量的声发射信号。（３）裂纹扩展释放声发射信号的条件是有位错滑移、位错雪崩或应力松驰释放出大量弹性能。     

有限宽裂纹板受一对集中剪力时弹塑性解

针对运用断裂力学传统方法进行裂纹尖端的弹塑性应力场分析均为小范围塑性区的假定，不能准确反映塑性区应力情况的问题，利用裂纹线场分析方法，对理想弹塑性材料的有限宽平面板在裂纹面受到一对集中剪力作用时裂纹线附近的应力场及弹塑性边界进行了分析。不采用小范围塑性区的假设，直接通过将裂纹线附近弹塑性边界上弹性应力场与塑性应力场的匹配，获得了裂纹线附近弹塑性应力场的解析解以及弹塑性边界上单位法向量的表达式。用裂纹线分析方法可以准确地反映裂纹附近的弹塑性应力分布，该种方法的应用将成为断裂力学的一个重要发展方向，对石油天然气构造应力分析、材料力学分析具有参考价值。     

一类裂纹转子的非线性动力学特性分析

转子裂纹是旋转机械最为常见的故障，检测与识别转子裂纹，对旋转机械平稳、可靠与高效运行大有裨益.研究裂纹转子的动力学特性，作为转子裂纹诊断技术的理论前提和依据是十分必要的.以Jeffcott转子模型为基础，建立了余弦波转子系统的动力学模型.用标准的Runge-kutta算法对动力学模型进行数值积分，说明参数K随角速度的变化，进而去研究该系统的非线性动力学行为的变化.     

三维疲劳裂纹扩展仿真技术研究

应用参数化、模块化有限元建模技术和接触技术仿真半椭圆表面裂纹(前缘曲线和节点),提出了在裂纹前缘形成辐射状奇异单元网格的建模方法和采用有限元接触技术来施加裂纹模型边界条件的方法,实现了裂纹前缘奇异应力场和裂纹模型远场应力的模拟,建立了三维块体初始半椭圆表面裂纹多自由度扩展仿真模型.通过裂纹前缘离散点的正交扩展和拟合得到裂纹扩展前缘形状,使裂纹扩展更加具有自由度.提出了裂纹前缘拟合误差控制扩展步长的方法,使裂纹扩展过程中扩展步长可变.采用参数化、模块化建模技术建立了扩展裂纹模型,实验与仿真结果的比较表明两者基本吻合,说明本文所采用的方法具有很好的实用性.     

有机玻璃表面裂纹疲劳扩展仿真研究

针对有机玻璃构件在服役过程中常因交变载荷而导致表面裂纹的产生和疲劳扩展,进而引起断裂的行为,课题组通过仿真研究来预测有机玻璃的表面裂纹疲劳扩展寿命。采用7点递增多项式法拟合疲劳裂纹扩展速率得到材料参数;基于裂纹尖端应力场分析软件,将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上;采用表面裂纹疲劳扩展试验用于验证仿真结果。研究结果表明利用该方法预测的表面裂纹扩展寿命、裂纹扩展形貌与试验吻合较好。该项研究为有机玻璃结构的损伤容限设计提供了一定的参考。     

染色机换热器封头裂纹及产生机理

针对染色机换热器使用过程中封头出现横向裂纹缺陷的问题，课题组采用无损检测、理化分析方法对封头缺陷位置进行全面检验。检验结果发现：裂纹在外表面的扩展速率比内表面快；裂纹在马氏体组织内部扩展方向大致平行于细条，外表面直边段马氏体体积分数、硬度最大值是内表面的2倍左右。研究结果表明：在残余应力、机械划痕、形变马氏体组织以及氯离子环境共同作用下形成了氯化物应力腐蚀开裂。封头使用前应增加宏观、理化复检，建议有关国家标准中增加对奥氏体不锈钢冷加工后的铁素体质量分数限定。     

Ⅰ—Ⅲ混合型裂纹相变增韧分析

本文采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ-Ⅲ混合型裂纹的增韧效应进行了理论预测．分别给出了静止裂纹和走长扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式．结果表明：相交对静止裂纹有负屏蔽效应。并随K/K比值的增大而趋于零；对扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外，还与K/K的比值有关．     

半无限大体中次表面裂纹间的相互影响

针对钢轨次表面的微裂纹问题,采用含裂纹的半无限大体进行简化,研究了半无限大体中裂纹间的相互影响。利用弹性力学中半平面体在边界上受法向分布力的应力公式求出裂纹面上的应力,并采用Kachanov简化方法,得到了裂纹尖端的应力强度因子。分析了裂纹与表面的距离、裂纹尺寸和裂纹之间的距离对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明:裂纹与表面的距离越大裂纹间的影响越小,裂纹尺寸越大裂纹间的影响越大,裂纹之间的距离越大裂纹间的影响越小。     

在役球罐裂纹缺陷统计与分析

通过对20多台在役球罐的定期检验中发现的裂纹缺陷的数量、位置、尺寸及使用介质等因素进行统计,结果表明：柱腿角焊缝裂纹和内表面裂纹数量最多,焊接接头上的裂纹主要以柱腿和环焊缝为主,裂纹尺寸大部分在50 mm以内。经分析,强力组装引起的拘束力、焊接残余应力、焊接接头的氢含量和淬硬组织的存在是裂纹形成的主要因素,合理控制这些因素能有效地提高球罐的安全性和使用寿命。     

裂纹方向压应力对混凝土断裂过程区尺度的影响

针对平行于裂纹方向作用有压应力的无限大板I型中心裂纹问题，基于Muskhelishvil应力函数得出的裂纹尖端最大拉应力和最大压应力确定了修正的莫尔强度理论的适用条件；推导了裂纹尖端微裂区临界值的解析表达式；采用幂函数模型描述的拉应变软化模型，确定了断裂过程区临界值。结果表明应用修正的莫尔强度理论评估混凝土I型裂纹尖端微裂区和断裂过程区尺度是合理的；微裂区和断裂过程区尺度随平行于裂纹方向压应力作用的增加而增加。     

带轴向运动裂纹圆柱壳的应力场

本文利用Fourier积分变换技术,研究了轴向为速扩展圆柱壳的应力场求解问题,得到了裂纹尖端应力场的小参数解。结果表明,裂纹尖端应力场的强度与裂纹扩展速度有关,而应力场的角分布与裂纹扩展速度无关。且当裂纹扩展速度这到一定位时,运动裂纹出现分枝现象。     

基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结 构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂 纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂 纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处 应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大, 由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。     

浅裂纹试样塑性位移与载荷关系的实验标定

本文用实验验证了对于两种中强度，低韧性的材料18MnMoNb10MnMoNbVCu，Ernst分离函数原理P＝g（a／W）H（△P／W）仍适用，并由此用实验标定了两种材料的浅裂纹试样的g（a／W）表达式，在此基础上，得到了浅裂纹试样塑性位移与载荷的函数关系式。     

玉米干燥过程中的应力裂纹研究进展

综述了玉米干燥应力裂纹产生的机理、干燥过程中引起裂纹产生和扩展的因素以及预测应力纹理论模型的研究进展,对今后在该领域的研究方向提出了建议。     

带环向裂纹受内压园柱壳裂纹尖端附近的应力分析

园柱壳的裂纹问题,特别是在压力容器中,显得非常重要。大量事实说明,压力容器的破坏,主要是裂纹的扩展所导致的。因此,研究这一问题具有十分重要的实际意义,在以往的工作中,大都利用数值法求解园柱壳微分方程。本文是直接用微分方程法求解,其结果与Folias的完全一致。     

双块式轨枕挡肩裂纹原因分析及控制

挡肩裂纹是双块式轨枕预制的一项严重质量问题，将直接导致轨枕报废，若控制不到位，将给企业造成严重经济损失。以新建贵阳至广州铁路广宁轨枕预制场双块式轨枕施工为例，从脱模机构、混凝土配合比、混凝土养护等方面分析了挡肩裂纹出现的原因，并制定出针对性措施，为以后双块式轨枕的质量控制提供参考和借鉴。     

含裂纹自热式转化炉的有限元模拟及安全评定

本文基于自热式转化炉表面裂纹缺陷展开工作,先依据GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》标准,对自热式转化炉表面裂纹进行安全评定,得到裂纹在安全评定图的安全区域内,并最终确定裂纹是安全的;再利用ANSYS,对表面裂纹进行二维模拟,将得到的裂纹应力强度因子的最大值与根据理论计算得到的裂纹应力强度因子值分别进行比较,结果是可信的。     

疲劳裂纹扩展的数值模拟

本文基于弹塑性基本理论．针对理想弹塑性模型．随动强化模型．编制了弹塑性有限元程序，并成功地模拟了疲劳裂纹稳定扩展和超载延迟等实验现象．