温度和加载速率对LY12CZ薄板材料断裂韧性的影响
温度对材料力学性能的影响及热处理技术
温度对材料力学性能的影响及热处理技术温度是影响材料力学性能的重要因素之一。
在不同温度下，材料的力学性能会发生明显的变化，这对于材料的设计和应用具有重要意义。
热处理技术则是一种通过改变材料的温度来调控其力学性能的方法。
1. 温度对材料的强度和韧性的影响温度对材料的强度和韧性有着显著的影响。
一般来说，随着温度的升高，材料的强度会下降，而韧性则会增加。
这是因为在高温下，材料的原子或分子会具有更大的热运动能量，从而导致晶格的变形和位错的移动更容易发生。
这使得材料在高温下更容易发生塑性变形，从而提高了材料的韧性。
然而，随着温度的继续升高，材料的强度和韧性会逐渐下降。
这是因为在极高温度下，材料的晶粒会长大，晶界的强度会降低，从而导致材料的强度下降。
同时，高温下材料的位错活动也会变得更加剧烈，从而导致材料的韧性下降。
2. 温度对材料的蠕变行为的影响蠕变是指材料在高温和恒定应力下发生的时间依赖性塑性变形。
温度对材料的蠕变行为有着显著的影响。
一般来说，随着温度的升高，材料的蠕变速率会增加。
这是因为高温下材料的位错活动更加剧烈，从而导致蠕变速率的增加。
蠕变行为对于一些高温工况下的材料应用非常重要。
例如，在航空航天领域中，发动机的涡轮叶片需要承受高温和高应力的工作环境，因此对于这些叶片材料的蠕变行为进行研究和控制是至关重要的。
3. 热处理技术对材料力学性能的调控热处理技术是一种通过改变材料的温度和冷却速率来调控其力学性能的方法。
常见的热处理技术包括退火、淬火和回火等。
退火是一种通过加热材料至一定温度后缓慢冷却的方法。
退火可以消除材料中的应力和位错，从而提高材料的韧性和延展性。
淬火是一种通过迅速冷却材料来形成马氏体组织的方法。
淬火可以提高材料的硬度和强度，但也会导致材料的脆性增加。
回火是一种将淬火材料加热至较低温度后再进行缓慢冷却的方法。
回火可以减轻淬火过程中产生的内应力，从而提高材料的韧性。
通过热处理技术，可以调控材料的晶粒尺寸、相变组织和位错密度等微观结构参数，从而实现对材料力学性能的精确调控。
不同温度及加载速率对混凝土冲击变形韧性影响
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｈｅ ｒ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｕ ｇ ｈｎ ｅ ｓ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
强。
１ １ ０ ０ ０ ０ ）
７ １ ０ ０ ３ ８ ；
７ １ ０ ０ ７ ２ ； ３ ． 沈空设计所 ， 沈阳
摘 要 ：利用 ＠ １ ０ ０ ｍ ｍ Ｓ Ｈ Ｐ Ｂ分离式霍普金森压杆装置研究不同温度及加载速率下混凝土冲击变形韧性。结果
表明 ， 高温后混凝土峰值 、 流动应变及 冲击韧性 均随加载速率 增加而增加 ， 应变率效应显著 ； 试 件峰前韧性 比不断降低 ， 峰 后韧性 比及韧性转化 比逐渐升高 ； 同一加载速率下温度升高总体上使混凝土峰值应变及流 动应 变增 大 、 冲击韧性降低 ， 试
３ ．Ｔ ｈ ｅ Ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ Ａ ｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
件峰前韧性 比呈上升趋 势 ， 峰后韧性 比及韧性转化 比逐渐下降 ； ２ ０ ０ ｏ Ｃ时其冲击韧性在低应变率下 相对较小 ， 在高：混凝 土 ； 高温 ； 分离式霍普金森压杆 ； 加载速率 ； 冲击变形
温度和应变率对模内嵌膜片材力学性能的影响
温度和应变率对模内嵌膜片材力学性能的影响苏占伟，孟正华，王辉，郭巍，华林- 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北武汉430070●摘要：通过单向拉伸试验研究了模内嵌膜工艺中常用的聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜在不同温度和应变率下的力学性能。
结果表明：随着温度的升高和应变率的降低，两种材料的屈服强度下降、断裂伸长率提高。
当温度低于120℃时，PC薄膜的应变硬化系数(h)和图案变形度(r')对温度具有较弱的敏感性，而对应变率具有较强的敏感性，h和r'值随着应变率的增加而增大；当温度高于120℃时，PC薄膜的h和r'值则具有较弱的应变率敏感性和较强的温度敏感性，二者随着温度的升高而减小。
由于PC薄膜的r'值远大于1而PMMA薄膜的r'值小于1，因此PMMA薄膜成型时的图案变形程度较PC薄膜轻。
厚度对两款薄膜材料的屈服强度和h值无明显影响；但薄膜厚度会影响PC薄膜的r'值，薄膜越薄，r'值越小，但成型性能会变差。
●关键词：聚碳酸酯；聚甲基丙烯酸甲酯；模内嵌膜；温度；应变率；力学性能模内嵌膜(INS，也称IMF)是一种塑件表面装饰技术，即：首先将装饰图案印刷在塑料薄膜上，然后对片材进行热压成型；其次将成型后的薄膜置入注塑模具内并定位；最后进行注塑，注塑完成后薄膜与注塑件结合为一体形成装饰效果。
由于热压成型过程中薄膜会产生发白、破裂等缺陷，薄膜上的图案也会因变形不均匀产生变形而失真，因此需对薄膜在不同温度和应变率下的变形规律进行研究。
国内外的一些学者对此进行了诸多研究。
例如，A Dharia等对高聚物薄膜进行了一系列的研究，提出了一种模拟薄膜热成型过程的新方法，并分析了成型过程中成型温度、成型深度和成型压力之间的关系。
Zhouhua Li等通过动态力学压缩试验研究了不同应变率下聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料的热力学性能，研究发现，两种材料的压缩屈服应力随着应变率的增加而增大。
应变速率对LY12CZ铝合金超塑性变形的影响
注设 应 ． ，伸 量△ Ｌ× ０ｍ ０ ５ １ ａ。 ：定 变∈０ ５ 长 Ｌ 。∈２ ×． ＝ｎ ，。 ０则 ｍ ０ ｍ ｆ÷
时 间的关 系 ， 过探 索性 试验 ， 出符合 试验 要求 的应变 速 率 经 找 所 对应 的载荷 量 ， 荷量 调整 好 以后 ， 载 直到将 试 样拉 断 。根 据 文献 ［ ］ 本 次试 验 采 用 最 佳 应 变 速 率 ＝１ ６ ０ Ｓ 所 ４， ． ７Ｘ １
对 应 的 载 荷 砝 码 为 １５ ｇ ０。 １ 会 自 动 增 大 ， 越 来 越 快 。 表 ３是 部 分 试 样 在 不 同 状 态 下 拉 且
伸 时 ， 变 开 始 而伸 长 率 分 别 为 １０ 、０ ％ 、０ ％ 及拉 断 应 ０ ％ ２０ ３０
时 的应变 速率 。
由 以上试 验结果 可 以得 出 ， 料在 超 塑性 变形 过程 中 ， 材 在 初 始应 变速 率 下拉 伸 一 定 时 间后 ， 变 速率 就 自动 增 速 。 当 应 前 的超 塑性 恒 温锻造 工 艺大 部分 采用 “ 先快 、 慢 、 保 压 ” 后 再 的
，
壁
加领 搴 工
１ 试验材料及试验方法
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表 １ 伸长 １ 咖
所 需 时 间 和 对 应 的 应 变 速 率
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维普资讯
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不同轧制温度对铝锂合金厚板组织和性能的影响
0前言在铝合金中加入1%的Li可使合金密度减重3%并使弹性模量增加6%[1]。
因而，与传统高强铝合金相比，铝锂合金具有比强度和比刚度高等性能特点，使其在具有强烈减重需求的航空、航天领域获得广泛关注[2-3]。
在具有众多优良性能的同时，铝锂合金中由于Al3Li析出相的存在也导致其具有较高各向异性、断裂韧度偏低等系列问题[4]。
为了弥补这些不足，众多研究者从合金成分以及制备工艺着手，先后开发出了四代铝锂合金[5]。
其中在Al-Cu-Li-X成分体系为主的第三代、第四代铝锂合金中，通过开发与合金成分相配套的轧制工艺、热处理工艺，这两代铝锂合金已经基本消除了第一代、第二代铝锂合金的不足，获得具有较传统合金更为优良的综合性能[6]。
通过再结晶的方式来改善铝合金中的各向异性是现阶段的一种常用措施。
在第三代、第四代铝锂合金中，由于成分复杂，有时需要较为复杂的工艺过程才能在铝锂合金厚板中实现再结晶[6]。
针对这一问题，本文以国内自主开发的2A97铝锂合金为对象，系统研究了轧制温度对铝锂合金组织和性能的影响，初步明确了不同轧制温度下合金的组织演变规律及其对固溶处理后组织的影响，为铝锂合金厚板再结晶的实现提供了有力支撑。
1实验材料与方法实验采用西南铝工业化条件下制备的340mm´1320mm的2A97铝锂合金铸锭，铸锭化学成分为（质量分数，%）：Cu3.68，Li1.41，Mg0.42，Zn0.50，Mn0.41，Zr0.12，Ti£0.01，Fe0.08，Si 0.04，Al余量。
将均匀化处理后的铸锭分别在500℃、450℃、400℃下加热10h，然后采用轧机轧制成80mm厚板。
为了观察加热温度对均匀化后组织的影响，铸锭与试样随炉加热，保温完毕后进行水冷，保留加热后的原始组织形貌。
热轧后的板材空冷至室温，然后在525℃下进行固溶，保温时间6h，辊底炉淬火后进行5.0%的预拉伸处理，通过120℃/20h+145℃/12h的人工时效处理至T84状态。
环境温度对材料断裂韧性的影响
环境温度对材料断裂韧性的影响材料的断裂韧性是指材料在受力下能够延展变形的能力。
它是评价材料抵抗断裂的重要指标，直接影响着材料的安全可靠性。
而环境温度作为一个重要的外部因素，对材料的断裂韧性也有着明显的影响。
在常温条件下，材料的断裂韧性通常是较好的。
这是因为常温下材料的分子运动较为活跃，原子与原子之间的相互作用力较大，从而能够更好地抵抗断裂的发生。
然而，随着环境温度的升高，材料的断裂韧性却呈现出下降的趋势。
当环境温度超过一定范围时，材料分子的热运动会趋向于加速，原子之间的相互作用力也会因此减弱。
这导致材料分子间的结构变得不够牢固，难以抵抗外界力的作用。
因此，在高温环境下，材料的断裂韧性会显著下降，易于发生断裂。
另一方面，低温环境下，材料的断裂韧性也会受到影响。
低温下，材料分子的热运动减慢，原子之间的相互作用力增强。
这会导致材料分子间的结构变得更加紧密和稳定，从而增加了抵抗外界力的能力。
因此，在低温环境下，材料的断裂韧性会相对较好。
除了温度的影响之外，环境中的湿度也会对材料的断裂韧性产生一定的影响。
湿度较大的环境中，水分子会吸附在材料表面，与材料分子发生相互作用。
这会导致材料的表面发生微观缺陷，从而对材料的断裂韧性产生负面影响。
因此，在高湿环境中，材料的断裂韧性也会下降。
然而，需要注意的是，不同材料对环境温度的敏感程度是有差异的。
不同材料的分子结构和相互作用力有所不同，因此在不同温度下，其断裂韧性的变化规律也会有所差异。
此外，材料的制备方法和工艺也会对材料的断裂韧性产生一定的影响。
为了提高材料的断裂韧性，可以采取一些措施。
例如，可以通过添加合适的添加剂来改善材料的断裂性能，或者调整材料的组成、结构和制备工艺等方面来提高材料的韧性。
此外，对材料的设计和选择在实际应用中也起着重要的作用。
总之，环境温度是影响材料断裂韧性的重要因素之一。
温度的升高会导致材料的断裂韧性下降，而温度的降低则会增加材料的断裂韧性。
第2章 缺口,温度和应变速率对材料性能的影响
δ
Fe(b.c.c) ,Cu(f.c.c) , Ti(h.c.c.p)
低温：b.c.c ,冷脆， s↑ ↓ dσ ＝不变。 dε dσ f.c.c 没有冷脆， 不变， s dε δ↑ dσ h.c.c.p s↑ δ ↑ d ε ↑
σ
δ
σ
↑
σ
2．3 应变速率对材料力学性 能的影响
ε ↑σ↑
•
10－4～10－2S-1内，金 属力学性能变化不大 当大于10－2S-1，，发 生显著变化 超塑性
2.1 缺口对材料性能的影响
大多数机构或构件、零件都含有缺口，如键槽， 油孔，台阶，螺纹等。缺口对材料的性能影响 有以下四个方面：
缺口产生应力集中 引起三向应力状态,使材料脆化 由应力集中产生应变集中 使缺口附近的应变速率增高
1）缺口部分不能承受外力，这 缺口部分不能承受外力，
一部分外力要有缺口前方的部分 材料来承担， 材料来承担 ， 因而缺口根部的应 力最大。示缺
2.7.1 落锤试验
测定材料的NDT :即 无塑性转变温度 优点:方法比较简单， 数据的重现性高，故 被广泛采用并正标准 化。
链接
2.7.2 断裂分析图 FAD图
Fracture Analysis Draw
应力－ 缺陷－ 应力 － 缺陷 － 温度三个参 数之间的关系 弹 性 断 裂 转 变 温 度 FTE=NDT+33 FTE=NDT+33 °C 塑性断裂转化温度 FTP=NDT+67 °C CAT---止裂温度曲线 CAT---止裂温度曲线 --curve
用于控制材料的冶金质量和铸造，锻造，焊接及热处理等 热加工工艺的质量。不是服役性能指标，对柴油机的连杆 的要求要求热处理工艺和冶金质量是否正常提出的问题， ak＝15J/㎝2，仍可使用。 用来评定材料的冷脆倾向。评定脆断倾向的标准是和材料 的具体服役条件相联系的 所谓冷脆，指材料因温度的降低导致冲击韧性的急剧 下降并引起脆性破坏的现象。
载荷加载速率对碳纤维镁合金层合板层间断裂韧性的影响_赵明炬高玉周朱公志
碳纤维/树脂
镁合金板
图 1 CFRL/Mg 板及复合材料梁 Fig.1 Build⁃up of CFRL/Mg
表 1 镁合金及碳纤维/树脂的拉伸强度和弹性模量
Table 1 Tensile strength and Young’s modulus of magnesium
alloy and carbon fibre/resin
纤维/环氧树脂预浸料交替层压，得到复合材料板，并用环氧树脂将复合材料板与镁合金薄板加压黏结在一起，得到碳纤
维增强镁合金层合板。采用单悬臂梁测量载荷速率对碳纤维增强镁合金层合板层间断裂韧性的影响。结果表明：层间
裂纹在低载荷速率时以稳定的方式扩展，而在高速率时裂纹的扩展变得不再稳定；在低速率（1~1 000 mm/min）载荷下，
收稿日期：2013-07-22；修回日期：2013-09-23 作者简介：赵明炬，副教授；研究方向为复合材料力学性能的研究。E-mail：zmj@。
第2期
赵明炬等：载荷加载速率对碳纤维镁合金层合板层间断裂韧性的影响
67
环氧树脂将复合材料板与镁合金薄板（镁合金的牌号 为 AZ31，营口银河镁铝合金有限公司生产）在室温下 加 压 黏 结 在 一 起 ，压 力 为 1 MPa，时 间 为 24 h，得 到 CFRL/Mg 板，将其加工成 130 mm×20 mm×5.1 mm 的条 形板作为复合材料梁。CFRL/Mg 板的层叠结构，如图 1 所示。可见，纤维的方向及镁合金的轧制方向均与 镁合金板的长度方向相同。镁合金板和复合材料板 的主要力学特性，如表 1 所示。
近些年来，FRMLs（ Fibre Reinforced Metal Lami⁃ nates，纤维增强金属层合板）因具有较高的比强度、比 模量以及耐疲劳等良好的力学特性而被广泛地应用 在航空、航天领域。目前，已经开发研制并大量应用 的纤维增强金属层合板有 ARALL（Aramid ，芳纶纤维 增强铝合金层合板）、GLARE（GLAss REinforced alu⁃ minum laminates 玻璃纤维增强铝合金层合板）等。这 些层合板主要采用金属薄板与纤维/树脂铺层胶接层 压而成。早期的研究表明，同单片铝合金相比，FRMLs 具有更好的抗疲劳、抗腐蚀性能；而与纤维增强复合 材料相比，FRMLs 又具有更好的塑性［1］。
材料断裂韧性
材料断裂韧性材料的断裂韧性是评价材料抗断裂能力的重要指标，也是材料力学性能的重要参数之一。
在工程实践中，材料的断裂韧性直接影响着材料的可靠性和安全性。
因此，研究材料的断裂韧性对于提高材料的性能和应用具有重要意义。
首先，材料的断裂韧性是指材料在受到外部力作用下，能够抵抗断裂的能力。
在材料受到外部力作用时，材料内部会产生裂纹，而材料的断裂韧性就是指材料抵抗裂纹扩展的能力。
断裂韧性越高的材料，其抗断裂能力越强，能够承受更大的外部载荷而不发生断裂。
其次，材料的断裂韧性与材料的微观结构密切相关。
晶粒的大小、形状、分布以及晶界的性质等因素都会影响材料的断裂韧性。
例如，细小的晶粒和均匀的晶粒分布可以提高材料的断裂韧性，而晶界的结合强度也会对材料的断裂韧性产生影响。
因此，通过调控材料的微观结构，可以有效地提高材料的断裂韧性。
另外，材料的断裂韧性还受到外部环境的影响。
温度、湿度等外部环境因素都会对材料的断裂韧性产生影响。
一般来说，温度越低，材料的断裂韧性越高，因为低温可以减缓材料的塑性变形，从而提高材料的抗断裂能力。
而湿度对于一些特定材料来说，也会影响其断裂韧性，例如一些吸湿性材料在潮湿环境下其断裂韧性会下降。
最后，提高材料的断裂韧性是材料科学与工程技术领域的重要课题。
通过合理设计材料的组织结构、优化材料的成分配比、改善材料的加工工艺等手段，可以有效地提高材料的断裂韧性。
同时，也可以通过引入纳米材料、纤维增强材料等新型材料来改善材料的断裂韧性。
总的来说，材料的断裂韧性是评价材料抗断裂能力的重要指标，其受到材料微观结构和外部环境的影响。
提高材料的断裂韧性是材料科学与工程技术领域的重要研究方向，也是提高材料性能和应用的关键之一。
通过深入研究材料的断裂韧性，可以为材料的设计、制备和应用提供重要的理论指导和技术支持。
2章 缺口温度和应变速率对材料性能的影响
2章缺口、低温和应变速率对材料性能的影响2.1 缺口对材料性能的影响生产上绝大多数机件或构件都是含有缺口的，如键槽、油孔、台阶、螺纹等,必须考虑缺口对材料的性能影响。
缺口产生的影响，最显而易见的，是应力集中,如图2-1所示。
由于缺口部分不能承受外力，这一部分外力要由缺口前方的部分材料来承担，因而缺口根部的应力最大，离开缺口根部，应力逐渐减小，一直减小到某一恒定数值，这时缺口的影响便消失了。
用应力集中系数,为缺口根部缺口根部的最大应力,σn为净截面上的名义应力。
在弹性范围内,K t的数值决定于缺口的几何形状与尺寸。
对给定的缺口形状，可通过公式计算或有图表可查。
缺口的主要影响是在缺口根部产生三向应力状态，使得材料的屈服变形更困难，因而导致了材料的脆化。
缺口的另一个重要效应是产生应变集中，缺口处很陡的应力梯度，必然导致很陡的应变梯度。
总的来说，缺口对材料的力学性能影响可归结为四个方面：(1)产生应力集中；(2)引起三向应力状态，使材料脆化；(3)由应力集中带来应变集中；(4)使缺口附近的应变速率增高。
2.2 温度对材料的力学性能影响温度对体心立方金属，面心立方金属和密排六方金属的力学性能影响是各不相同的。
图2-2为区域提纯的纯铁在不同温度下的条件应力-应变曲线。
由图可见，随着温度的下降屈服强度上升剧烈，特别是在200K以下屈服强度大幅度的升高，但是，形变硬化速率却对温度不太敏感，因此随着温度下降其抗拉强度与屈服强度的差别可以基本保持不变。
而延伸率则越来越低，这和低温时滑移变形越来越困难，孪晶变形渐趋重要有关，反映在应力应变曲线上则表现为锯齿形，可以认为，在77K以下，孪晶变形成了常见的变形方式。
另一方面，纯铁或低碳钢的解理断裂抗力却随温度下降上升缓慢或者改变不大。
这样，当纯铁或低碳钢在屈服强度上升到和其解理断裂抗力相等的温度时(如图2-3所示)，材料就发生脆断，因为材料刚开始屈服，就立即伴随着解理断裂。
腐蚀时间和温度对LY12CZ铝合金疲劳强度的影响
・
２ ・ ６
Ｅ ＵＰ Ｎ Ｅ ＶＲ Ｎ Ｎ Ａ Ｅ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｑ ＩＭＥ Ｔ Ｎ Ｉ Ｏ ＭＥ Ｔ Ｌ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ Ｎ
第９ 卷 第１ 期 ２ １ 年 ０ 月 ０２ ２
腐蚀 时间和温度 对 Ｌ Ｃ 合金疲 劳强度 的影 响 Ｙ１ Ｚ ２
（ 海军航空工程学院 青岛分院 ， １ 山东 青岛 ２ ６ ４ ； ． １ ０ 部队 ， ６ ０ １ ２ ９ ６ ２ 山东 青岛 ２ ６ ８ ６１ ； ０ ３ 海军飞行学院 ， ． 辽宁 葫芦岛 １ ５ ０ ） ２０ １
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温度和空隙率对沥青混合料疲劳断裂特性的影响
率与 混合 疲劳
关系 @
1 基本模型
1 . 1 广 义 J 积分法 在一定的条件下，可 以 通 过 应 力 强 度 因 子 K
表征疲劳裂纹的生长特征.如果材料是线弹性的， 比 如 ，水 泥 混 凝 土 ，裂 纹尖端的产生取决于当前的
收稿日期'019-01-04 蒯 海 东 （1979—）：男 ，博士，教授级高工，主要研究领域为公路桥梁 国家自然科学基金资助项目（51378121)
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武汉理工大学学报(交通科学与工程版"
2 0 1 9 年 第 ！3 卷
K 值;此外，在重复荷载作用下，裂纹的生长速度 可 以 通 过 如 下 的 Paris-Erdogan法则为
d N = C - (A K ')m
⑴
) K = K max —K mi+
(2)
式 中 ：K max，K mm为每一次加载循环中K 值的最大
混
裂
，表达式为
料 ，每种沥青混合料的材料组成见表#
表 1 不同类型沥青混合料的材料组成
样品号 1 2 3
类型 密级配 密级配 SMA
沥青 PG64-22 PG76-22 PG 64-22
集料公称最大粒径/mm 19 19 13
首先将旋转压实的混合料切成了两个盘状的 样 本 ：直 径 为 150 m m ，厚 度 为 （5 0 ± 1 ) m m .再通
载条件下沥青混合料的疲劳裂纹扩展情况.Schapery W 曾 经 开 发 出 一 套 基 于 广 义 j 积 分 法 ，在重
复加载条件下的沥青混合料疲劳裂纹扩展模型.
在 该 模 型 的 开 发 过 程 中 ，对 三 种 沥 青 混 合 料 进 行
升温速率对低密度压裂支撑剂性能及结构的影响
科学技术创新2020.30灵活，可以根据春、夏、秋、冬四季不同的用电特性调整电价，引导用户错峰用电。
3.2.2营销服务体制在大数据时代下，为了使电力企业快速抢占市场，应充分利用大数据优势，实现精准营销。
首先，分析目标区域的用电量、客户缴费情况等，计算该区域用户的未来用电潜力，降低电力企业的营销风险；其次，从用户个体出发，建立用户个体档案，记录用户用电、缴费、投诉等情况，针对性的进行客服服务。
最后，对用电异常或高电价时段进行提醒，帮助用户实现灵活经济用电，真正促进用户与企业的捆绑关系。
综上所述，根据用户群体进行精细化营销与服务：（1）第1类用户。
该类用户还未入住，因此应在用电异常时对其进行提醒。
（2）第2类用户。
该类用户整体用电量较低，且该用户群体不擅长使用智能手机，因此应主动进行线下指导。
（3）第3类用户。
该类用户工作时间固定，用电错峰困难，因此应主动发送优惠用电信息。
（4）第4、5类用户。
该类用户包含了老人与上班族，在用电方式上可以错开用电高峰期，因此应主动发送用电量、电价、优惠等用电信息。
4结论针对当前电改体制下的电力企业营销服务优化问题，以浙江某地某小区的用户历史用电信息为基础，对用户用电行为进行聚类分析，获得居民在春、夏、秋、冬四季下的用电特性。
首先对聚类结果进行横向对比，发现在不同季节下，用电峰值的变化；其次对聚类结果进行纵向对比，发现同一季节下，不同用户群体的差异化用电方式。
本文根据上述对用户用电特性的分析，提出了电价与营销服务策略，对用户进行精细化管理，以此提升用户的用电舒适度，提升电力企业在电力市场中的竞争力与占有份额。
参考文献[1]张沛.电力大数据的应用现状及前景[J].电气时代，2014（12）：24-27.[2]朱文俊，王毅，罗敏，等.面向海量用户用电特性感知的分布式聚类算法[J].电力系统自动化，2016，40（12）：21-27.[3]彭小圣，邓迪元，程时杰，等.面向智能电网应用的电力大数据关键技术[J].中国电机工程学报，2015，35（3）：503-511.[4]冯晓蒲，张铁峰.基于实际负荷曲线的电力用户分类技术研究[J].电力工程与科学，2010，26（9）：18-22.[5]李培强，李欣然，陈辉华，等.基于模糊聚类的电力负荷特性的分类与综合[J].中国电机工程学报，2005，25（24）：73-78.[6]石景海，贺佳睦.基于量测的负荷建模-分类算法[J].中国电机工程技术学报，2004，24（2）：78-82.[7]罗滇生，杜乾，别少勇，等.基于负荷分解的居民差异化用电行为特性分析[J].电力系统保护与控制，2016，44（21）：29-33.升温速率对低密度压裂支撑剂性能及结构的影响马晓霞（中北大学朔州校区化工与环境管理部，山西朔州036000）压裂支撑剂是一种高强人造陶瓷颗粒，也被称为陶粒。
温度对材料韧脆性的影响
温度对材料韧脆性的影响
摘要
本文旨在探讨温度对材料韧脆性的影响。
在许多工程和科学应
用中，温度是一个重要的参数，它对材料的性能和行为产生显著影响。
通过实验和研究，我们发现温度的变化对材料的韧性和脆性具
有显著的影响。
本文将介绍温度对材料韧脆性的影响机制以及实际
应用。
影响机制
温度对材料韧脆性的影响是通过改变材料内部微观结构和原子
排列引起的。
一般来说，随着温度的升高，材料的韧性通常会下降，而脆性会增加。
这是由于高温下原子和分子的热运动增强，导致材
料内部应力集中和结构变化。
这种结构变化会导致材料的断裂韧性
下降，从而使材料更容易发生断裂。
实际应用
温度对材料韧脆性的影响在许多领域都有重要应用。
例如，在
航空航天工程中，材料的韧性和脆性是设计安全和可靠性的关键参数。
通过研究材料在不同温度下的韧脆性变化，可以为航空航天器
的设计和材料选择提供重要参考。
此外，在金属加工和焊接中，温度的控制也是关键的，以确保材料在加工过程中具有适当的韧性，以防止断裂和损坏。
结论
温度对材料的韧脆性具有显著影响。
通过控制温度，可以改变材料的韧性和脆性，从而影响材料的性能和行为。
在工程和科学领域，了解温度对材料韧脆性的影响机制和实际应用是至关重要的，为材料设计和工程实践提供基础。
此外，应进一步研究温度与材料韧脆性之间的关系，以利用这一关联以改进材料的性能和应用。
铝基复合材料断裂韧度的影响因素
铝基复合材料断裂韧度的影响因素铝基复合材料，这个名字听起来就挺高大上的，但说到它的断裂韧度，嘿，那可真是个大话题。
想象一下，铝这个金属，它轻巧灵活，咱们常见的铝合金车身、飞机部件，都是它的身影。
可是在某些情况下，它的韧性就显得有点捉襟见肘，这可就让人捏一把汗了。
毕竟，谁都不想在关键时刻掉链子，对吧？说到断裂韧度，这可是个相当关键的指标。
简单来说，断裂韧度就像是一个材料的“脆弱指数”，它告诉咱们这个材料在受到冲击或应力的时候能撑多久。
你要是想象一下，铝基复合材料就像是个身手矫健的运动员，能否应对比赛中的各种挑战，主要就看它的韧性了。
可是，韧性可不是单靠自己就能搞定的。
影响它的因素，那可是五花八门啊。
咱得聊聊材料的成分。
铝基复合材料里面，除了铝本身，还可能掺杂其他材料，比如碳纤维、陶瓷颗粒等等。
这就好比你在做沙拉，生菜、番茄、鸡肉，调料放得好，味道就鲜美；反之，如果材料的搭配不当，那可就“吃亏”了。
研究发现，掺入适当比例的增强材料，可以显著提升韧性。
就像是加了点佐料，让整个味道更有层次感，铝基复合材料也变得更加耐用，硬气。
热处理的过程也是个关键。
就像人类需要锻炼才能强壮，铝基复合材料也需要经过一番“锤炼”。
经过高温处理，铝的晶体结构会发生变化，增强它的韧性。
这过程就像是铝在“健身房”里挥汗如雨，锻造出强壮的“肌肉”。
不过，处理的温度和时间可得掌握好，不然就像煮菜煮过头，变得又软又烂，韧性直接下降。
再说说环境因素，尤其是温度和湿度。
这就像你在海边度假，海风一吹，心情大好；要是遇上大雨，心情可就“掉进海底”了。
铝基复合材料在高温或者潮湿的环境下，可能会面临“脆化”的风险，韧性下降，容易开裂。
想想看，平时我们都说“良好的环境出人才”，材料也是一样，适宜的环境能让它发挥出最佳的状态。
还有就是加工工艺，咱们知道，怎么制作也很重要。
要是生产过程中出现了瑕疵，比如气孔、裂纹，那可就麻烦了。
这就像是你吃到一块饼干，上面有个大洞，心情立马就不好了。
温度变化下材料韧脆性转变的动力学分析
温度变化下材料韧脆性转变的动力学分析
1. 简介
本文档旨在对温度变化下材料韧脆性转变的动力学进行分析。
我们将探讨材料在不同温度下的韧脆转变机理以及影响因素。
2. 动力学分析方法
为了对材料的韧脆性转变进行动力学分析，我们将采用以下方法：
1. 实验测试：通过实验测试，测量材料在不同温度下的韧脆性指标，如断裂韧性和脆性指数。
2. 数据分析：根据实验结果，进行数据分析，探讨材料的韧脆性转变与温度的关系。
3. 动力学模型：建立动力学模型，对温度变化下材料韧脆性转变的过程进行描述和预测。
3. 材料的韧脆性转变机理
材料的韧脆性转变主要受以下因素影响：
1. 晶体结构：材料的晶体结构会影响其韧脆性转变。
某些晶体
结构在低温下由于冷脆现象而变得脆性，而在高温下由于热塑性现
象而变得韧性。
2. 原子间力：原子间的相互作用力也是影响材料韧脆性转变的
重要因素。
在高温下，原子间力会减小，从而使材料更易变形，表
现出韧性。
3. 裂纹传播：温度变化还会影响材料中裂纹的传播速率。
在低
温下，材料变脆且裂纹传播速率较快；而在高温下，材料更韧且裂
纹传播速率较慢。
4. 结论
通过对温度变化下材料韧脆性转变的动力学分析，我们得出以
下结论：
1. 温度是影响材料韧脆性转变的重要因素之一。
2. 材料的晶体结构和原子间力也对韧脆性转变起着重要作用。
3. 在高温下，材料更韧且裂纹传播速率较慢，而在低温下，材
料变脆且裂纹传播速率较快。
以上是对温度变化下材料韧脆性转变的动力学分析的简要介绍。
希望本文档对您有所帮助。
温度和加载速率对LY12CZ薄板材料断裂韧性的影响
第21卷 第1期航 空 材 料 学 报Vol.21,N o.1 2001年3月JOU RN AL O F AERONA U T ICAL M AT ERIA LS M arch2001温度和加载速率对LY12CZ薄板材料断裂韧性的影响徐 绯1,刘 斌2,刘元镛2(1.西安交通大学工程力学系,陕西西安710049; 2.西北工业大学工程力学系,陕西西安710072)摘要:以飞机结构常用的铝合金材料L Y12CZ为研究对象,研究了温度、加载速率对平面应力弹塑性I型裂纹起裂和扩展的影响。
通过实验研究和数值分析,得到了以下四点结论,(1)用断裂丝片测量裂纹稳定扩展段的长度是可行的;(2)静态载荷作用下的起裂韧性变化不大,但随温度的升高,材料在裂纹扩展过程中断裂韧性会降低;(3)低速冲击载荷作用下的弹塑性动态起裂韧性比静态值要小40%;(4)与增量路径无关积分的计算结果进行比较,说明在本研究情况下,J积分可以作为材料断裂韧性的表征参量。
关键词:弹塑性;温度;加载速率;断裂韧性;增量路径无关积分中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2001)01-0027-05目前在飞机及其它重要的工程结构中,为了提高性能、造价、重量等综合指标,结构倾向于采用高应力水平设计。
于是在线弹性断裂力学及断裂动力学的基础上,进一步研究材料非线性对裂纹动态行为的影响极为重要。
同时,飞机在使用过程中受环境温度的影响十分严重。
随飞行高度的上升,飞机表面温度不断下降,通常在10000米高空,飞机表面温度可降到-60 ;而对于高速飞机,当Ma数为2.2时,飞机表面温度平均可达140 ,当M a数为3.0时,飞机表面温度平均可达300 [1]。
因此飞机结构在出现裂纹后受温度影响也十分严重。
现役飞机的结构50%是由LY12CZ硬铝合金材料制作,虽然已有资料[2]表明铝合金材料在平面应变条件下,断裂韧性K IC对温度和应变率不是十分敏感,但是,飞机蒙皮等承受较高温度和应变率的结构部件均为薄板材,从断裂类型分应属于平面应力型,温度、加载速率对弹塑性 型平面应力断裂韧性影响的研究有实际的工程意义。
温度对断裂韧度的影响
温度对断裂韧度的影响
温度对断裂韧度的影响
断裂韧度是指材料在断裂过程中吸收的能量，也称为“断裂能”。
在材料设计和工程应用中，断裂韧度是一个非常重要的指标。
而温度是影响材料性质的重要因素之一。
因此，温度会对断裂韧度产生影响。
从理论上讲，当温度升高时，材料内部分子动能增加，而且热膨胀产生的内部应力也会增大。
这些因素都会对断裂韧度产生不良作用。
实验证明，当温度升高时，断裂韧度通常会降低。
高温条件下，材料会发生塑性变形，因此材料的断裂韧度会降低。
在高温条件下，材料内部的原子和分子之间的键结构会被破坏，导致材料的断裂韧度降低。
高温还会导致材料内部出现空腔和裂纹，从而增加材料的脆性。
相反，低温条件下材料的断裂韧度会相对提高。
这是因为低温下，材料的分子动能降低，同时材料的内部应力也会降低。
此外，低温也有助于减少材料内部的塑性变形和缺陷，从而提高断裂韧度。
需要注意的是，虽然温度对断裂韧度的影响是普遍存在的，但不同材
料在温度变化时表现也各不相同。
因此，在实际应用中，需要对特定
的材料进行详细的研究和测试，以确定最佳的使用温度范围并保证其
性能。
总的来说，温度对材料的性质有着深远的影响，包括断裂韧度。
因此，在工程和设计中，应考虑到材料在不同温度下的性能，以保证工程和
产品的安全性和稳定性。
温度和环境对2维C／(SiC-BxC)n断裂韧性的影响
而 二 维 碳 纤 维 增 强 碳 (two-dimensional carbon fibre-reinforced carbon，2D C/C)复合材料层合板的 KⅠc 值则随着温度升高基本保持不变[4]。因此可见， 相同影响因素条件下各个材料断裂韧性的变化趋势 也因材料而异。
2D C/SiC 复合材料具有耐高温、低密度、可靠 性高等显著特点，但作为如航空发动机的热端部件 不能满足长寿命的服役要求，这必将限制其在一些 领域的应用。利用 BxC 对 C/SiC 进行基体改性，与
fibre-reinforced carbon 2D C/(SiC–BxC)n as a function of temperature in vacuum
图 4 真空中不同温度下实验后 2D C/(SiC–BxC)n 样品的断 口形貌
Fig.4 Morphology of fracture surfaces of 2D C/(SiC–BxC)n sample after testing at different temperatures in vacuum
ZHAO Dongyan，QIAO Shengru，ZHANG Chengyu，HAN Dong，LI Mei (National Key Laboratory of Thermostructure Composite Materials, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)
0.5 mm/min。每个温度下的有效样品数量为 5 个。 纤维铺层方向和样品尺寸如图 1 所示。
图 1 断裂韧性样品 Fig.1 Fracture toughness specimen
P—Load.
温度对材料韧脆性转变的影响机制研究
温度对材料韧脆性转变的影响机制研究
研究目的
本研究旨在探究温度对材料韧脆性转变的影响机制。
通过分析材料在不同温度下的特性变化和结构演化，以揭示温度变化对材料韧脆性的影响和机制。
研究方法
1. 选取具有代表性的材料样品，并在不同温度下进行测试和分析。
2. 使用物理实验和数值模拟相结合的方法，对材料在不同温度下的结构和性能进行研究。
3. 分析温度对材料晶体结构、内部缺陷和分子运动的影响，以及与材料韧脆性相关的力学性能。
研究结果
1. 温度升高对材料韧脆性的影响具有明显的不同阶段。
2. 在低温下，材料的韧性较高，其断裂韧性主要由细小的韧窝和滑移位错起到增强作用。
3. 随着温度的升高，材料的韧性逐渐降低，其断裂韧性主要由晶粒长大、维氏硬度和位错增加等因素导致减弱。
4. 在高温下，材料的韧性呈现出极度低下的脆性特征，出现明显的脆断面和韧断面。
研究结论
1. 温度变化对材料韧脆性具有显著影响，不同温度下材料的韧脆性转变机制不同。
2. 温度升高使材料结构发生变化，从而影响其韧脆性的表现。
3. 研究结果可为材料设计和加工提供参考，以优化材料的韧脆性性能。
参考文献
[1] 作者1, 作者2. 温度对材料韧脆性转变的影响机制研究[J]. 材料科学与工程, 2021, 10(2): 56-65.。
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第21卷 第1期航 空 材 料 学 报Vol.21,N o.1 2001年3月JOU RN AL O F AERONA U T ICAL M AT ERIA LS M arch2001温度和加载速率对LY12CZ薄板材料断裂韧性的影响徐 绯1,刘 斌2,刘元镛2(1.西安交通大学工程力学系,陕西西安710049; 2.西北工业大学工程力学系,陕西西安710072)摘要:以飞机结构常用的铝合金材料L Y12CZ为研究对象,研究了温度、加载速率对平面应力弹塑性I型裂纹起裂和扩展的影响。
通过实验研究和数值分析,得到了以下四点结论,(1)用断裂丝片测量裂纹稳定扩展段的长度是可行的;(2)静态载荷作用下的起裂韧性变化不大,但随温度的升高,材料在裂纹扩展过程中断裂韧性会降低;(3)低速冲击载荷作用下的弹塑性动态起裂韧性比静态值要小40%;(4)与增量路径无关积分的计算结果进行比较,说明在本研究情况下,J积分可以作为材料断裂韧性的表征参量。
关键词:弹塑性;温度;加载速率;断裂韧性;增量路径无关积分中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2001)01-0027-05目前在飞机及其它重要的工程结构中,为了提高性能、造价、重量等综合指标,结构倾向于采用高应力水平设计。
于是在线弹性断裂力学及断裂动力学的基础上,进一步研究材料非线性对裂纹动态行为的影响极为重要。
同时,飞机在使用过程中受环境温度的影响十分严重。
随飞行高度的上升,飞机表面温度不断下降,通常在10000米高空,飞机表面温度可降到-60 ;而对于高速飞机,当Ma数为2.2时,飞机表面温度平均可达140 ,当M a数为3.0时,飞机表面温度平均可达300 [1]。
因此飞机结构在出现裂纹后受温度影响也十分严重。
现役飞机的结构50%是由LY12CZ硬铝合金材料制作,虽然已有资料[2]表明铝合金材料在平面应变条件下,断裂韧性K IC对温度和应变率不是十分敏感,但是,飞机蒙皮等承受较高温度和应变率的结构部件均为薄板材,从断裂类型分应属于平面应力型,温度、加载速率对弹塑性 型平面应力断裂韧性影响的研究有实际的工程意义。
1 积分参数的选择对于动态弹塑性断裂问题,Nishioka和A-l tluri提出如下与路径无关的J积分[3]:收稿日期:2000-03-29;修订日期:2001-01-05基金项目:航空基金(96B53014)作者简介:徐绯(1970-),女,博士后。
J=+S[(W+K)n1-t i u i,1]d +(i u i,1- u i u i,1)d i=1,2(1) 按增量理论,并重新定义W为总的外力功密度累计增量,用J积分式可导出一个新的与路径无关的积分[4],展开后表达式如下:T*=+S[( w+ k)n1-(t i+ t i) u i,1- t i u i,1]ds+[ ij( ij,1+12 ij,1)- ij( ij,1+12ij,1)+ ( i+ i)u i,1- (u i+ u i) u i,1+ i u i,1- u i u i,l]dT*= *(2)式中W= ij0 ij d ij为应变能密度,K=12u i u i 为动能密度, W=( ik+12ij) ij, K= (u i +12u i) u i,1, + S为任一包围裂纹顶端的闭路, S为该闭路在裂纹面上的部分, 为 所包围的面积,t i= ij n j为面力矢量,n k为面元的外法线矢量,u i、u i与 i分别为位移、速率和加速度矢量。
在J理论有效的情况下,T*与J相等。
鉴于T*积分广泛的适用性,本文的目的之一就是通过比较T*与J,考察J积分可使用的范围。
2 试验方法本文采用飞机结构常用的LY12CZ 薄板材,材料性能见表1,试样的几何尺寸如图1所示。
由于试验的试件比较薄,在标准圆孔加载的条件下有时会出现II 型裂纹,这与本实验的目的不符,故采用非标准加载形式,图1中的阴影为载荷夹持区。
环境温度根据飞机飞行中的实际情况,分别采用了-55 、20 和150 。
加载系统采用MTS 试验机,载荷速率有静态载荷和低速冲击载荷。
在试验过程中,分别对静载和低速冲击载荷测量了曲线、裂纹起裂点、稳态裂纹扩展长度和快速裂纹扩展速度,其中裂纹扩展量由断裂丝栅通过自制的线性仪来确定。
所有的试验数据由四通道T EK 数字存储示波器完成记录,记录的试验数据还可通过该仪器回放,并且进行数据处理。
表1 材料在不同温度下的力学性能T able 1 M echanical pr operties of alloy L Y12CZat different temperatureT emperature/ -5520150E /kg mm -2745872006400 /kg mm-20.330.330.33 ys /kg mm -238.9236.7832.00E t /kg mm -2187180160图1 试样几何尺寸(mm)F ig.1 Specimen geometr y(mm)采用DY15动态应变仪和自制的线性仪分别记录了静态加载试验装置的外载荷、两组应变变化和一组断裂丝栅的电压变化。
其中,应变片分别位于裂尖上方(5mm )90度方向和裂尖前方(7m m)45度方向,其中90度方向的应变片用于确定裂纹起裂时间,45度方向的应变片主要用于对比试验数值方法,断裂丝栅紧靠裂尖粘贴,丝栅间隔为0.5mm,共20根丝。
当裂尖穿过电阻丝栅时,会导致电阻丝栅断裂,电阻丝栅两端的电压随之会发生变化,这样,就可以根据电阻丝栅两端的电压变化确定丝栅断裂的位置和时间。
图2即是某一静载试验记录的波形变化,图中的1、2、3、4曲线分别表示载荷-时间、断裂丝栅-时间、90度方向的应变-时间、45度方向的应变-时间的变化曲线,各曲线的标定值是:曲线1为1V=2.5kN,曲线3、4约为1V =1250 ,曲线2对于不同阻值的断裂丝标定值各不相同,但通过曲线上台阶的变化可以得到不同载荷值所对应的裂纹扩展量。
裂纹的起裂时刻通过90度方向的应变曲线的下降点来确定,如曲线3。
图2 静载试验记录的波形变化Fig.2 Static test results of load and strains etc1-load;2-strain gage grid;3-str ain gag e;4-str ain gage采用超动态应变仪和自制的线性仪,分别记录了动态加载试验装置外载荷、一组应变变化和两组断裂丝栅的电压变化。
其中,应变片位于裂尖上方(5mm)90度方向,两组断裂丝栅较均匀地粘贴在韧带上,丝栅间隔为2~3m m,总长为20mm 。
图3即是某一动载试验记录的波形变化,图中的1、2、3、4曲线分别表示第一组断裂丝栅-时间、载荷-时间、第二组断裂丝栅-时间、90度方向的应变-时间的变化曲线。
各曲线的标定值是:曲线2为1V=5kN,曲线4约为1V=5000 ,通过应变曲线的上升点来判断裂纹起裂时间和对应的载荷,通过曲线1、3电阻丝栅两端的电压变化,在已知丝栅断裂间隔的情况下,可以很方便地计算出裂纹的扩展速度。
28 航 空 材 料 学 报 第21卷图3 动载试验记录的波形变化Fig.3 Dynamic test results of load and strains etc 1-str ain gage gr id;2-load;3-str ain gage gr id;4-str ain gag e3 试验结果分析3.1 数据处理 由于LY12CZ材料韧性较好,所以无论静态载荷(载荷速率1.8kg/s)还是低速冲击的动态载荷(载荷速率36000kg/s),在断裂过程中起裂载荷都明显小于失稳断裂载荷。
对于三种温度情况的静态载荷,P m ax/P i=1.6,动态载荷P max/P i= 2.0。
各组试验数据的平均结果如表2所示。
从表中可以看出,随温度的升高,断裂时的起裂载荷和最大载荷不断下降,说明对含裂纹体,材料的断裂韧性有所下降。
但是随温度的升高,静态加载情况下,稳扩段的长度的增加和低速冲击载荷作用下,起裂时间的延迟,说明材料的韧性有所增加。
裂纹扩展速度较低主要是由于加载速率和材料性能共同决定的。
众所周知,在塑性变形过程中,材料的塑性功耗散(主要是热耗散)要消耗掉大量外部流入的能量,其裂纹运动速度与纯弹性材料相比会有明显降低。
表2 试验结果列表T able2 Stat ic and dy namic test results for three different temperatures Static Exper iment Dynamic ex periment at low impact loadingT emperature/ M ax.loadP max/kgInitial loadP i/kgStable crackg rowth leng tha/mmM ax.loadP ma x/kgInitial loadP i/kgInitial timet/m sCr ack grow ingvelocityv/m s-1-55774480 3.0849423100.3 20740463 3.5798401110.3 150699435 4.0726361120.34.2 稳定扩展段长度的电镜分析稳定扩展段长度通常是采用多试件或单试件的J阻力曲线方法获得,试验过程比较复杂。
从本文试验图2可以看到,通过排列细密的断裂丝栅也可以获得的稳定扩展段长度。
图4是某静拉伸断裂试件的电镜扫描分析照片,(a)为全景图,从中可以看出明显的稳定扩展和快速扩展的分界线,在稳定扩展段断面与加载面垂直且较平坦,在快速扩展段断面与加载面成45度,呈剪切断口。
通过图中的比例尺,可测量出稳扩段长度;(b)为稳定扩展段和快速扩展段的过渡区,这里表现为一条棱带,是不同断裂过程的分水岭。
在稳定扩展段内有明显的空穴长大,且分布比较均匀,具有韧性断裂的显著特点;而在快速扩展段基本没有空穴的长大过程,具有剪切唇断裂区的断口特征。
通过比较冲击拉伸断裂试件的电镜扫描分析照片还会发现,上述三段区域在冲击试件中仍然存在,只是与静拉伸试件相应的稳定扩展段明显减小,韧窝的分布也不是很均匀。
以上的电镜分析说明,对于LY12CZ材料的平面应力试件,在试验的两种载荷条件下,断裂类型是完全一致的,并且本文由断裂丝片测量裂纹稳定扩展段长度的结果是可信的。
4 数值分析本文在上述试验的基础上,利用有限元程序对裂纹起裂和扩展过程进行了模拟,目的在于给出不同温度和加载速率情况下的断裂韧性。
本文采用固定网格法,为了避免将裂纹的连续扩展模式变为跳跃式扩展,在计算中取裂纹扩展一步(0.5mm),每一处约束反力按5步释放到零,在每29第1期 温度和加载速率对LY12CZ薄板材料断裂韧性的影响图4 电镜扫描分析图Fig.4 Photographs of SEM analysis show ing stable crack pro pagation1-strain g ag e g rid;2-load;3-straingage grid;4-straingage一步释放过程中,反复调整未释放约束的约束反力。