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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：彭云强蔡力勋陈辉包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都 610031

单轴应力-应变曲线是材料最基本的物理关系,是对材料与结构进行断裂疲劳性能测试及有限元分析所需的基础力学关系,对结构件的优化设计和安全性评定具有重要意义.然而,传统单轴拉伸测试方法在实际应用中有一定的局限性,试样的尺寸较大,... 详细信息

单轴应力-应变曲线是材料最基本的物理关系,是对材料与结构进行断裂疲劳性能测试及有限元分析所需的基础力学关系,对结构件的优化设计和安全性评定具有重要意义.然而,传统单轴拉伸测试方法在实际应用中有一定的局限性,试样的尺寸较大,且无法获取不同区域(热影响区、焊缝区等)的力学性能.本文基于能量等效原理,推导出了适用于圆盘压缩试样获取材料本构关系的能量压缩模型(ECM),该模型给出了试样的总应变能与试样几何、压缩位移以及材料性能参数之间的半解析公式,借助于商用有限元软件,在常用工程材料范围内进行了分析计算验证了模型的精度,所得结果良好.ECM可以根据已知的材料性能参数正向预测获取试样的载荷-位移曲线,也可以根据试验获取的载荷-位移曲线反向预测出材料的应力-应变关系曲线以及强度极限Rm.试样的尺寸可以根据实际材料进行设计,可以小到毫米级.采用DP600双相钢不同厚度的圆盘试样对ECM模型进行了实验验证,ECM所得材料应力-应变关系曲线与单轴拉伸结果吻合良好.

关键词：应力-应变曲线圆盘试样 ECM 强度极限毫米尺度

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一类碰撞振动系统的阵发性诱发的拟周期-混沌吸引子

一类碰撞振动系统的阵发性诱发的拟周期-混沌吸引子

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第十届全国动力学与控制学术会议

作者：乐源缪鹏程谢建华西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都 610031

本文考虑了一类周期激励的碰撞振动系统.Poincaré 映射P 是一个虚拟的隐式映射Q的二次复合(即:2 P=Q ),表明该系统具有对称性.映射Q 能够捕获一对共轭的吸引子,因此用于研究碰撞振动系统的动力学行为.本文引入一个距离函数来判定... 详细信息

本文考虑了一类周期激励的碰撞振动系统.Poincaré 映射P 是一个虚拟的隐式映射Q的二次复合(即:2 P=Q ),表明该系统具有对称性.映射Q 能够捕获一对共轭的吸引子,因此用于研究碰撞振动系统的动力学行为.本文引入一个距离函数来判定激变发生的临界点,当一对共轭拟周期吸引子(CQAs)与不稳定对称不动点的距离等于零时,拟周期吸引子与不稳定对称不动点发生碰撞,从而导致吸引子融合激变,同时发生吸引子融合激变诱发的阵发性.

关键词：碰撞振动系统拟周期-混沌吸引子阵发性激变对称性恢复

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延性材料断裂韧性理论预测方法

延性材料断裂韧性理论预测方法

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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：姚迪蔡力勋包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都 610031

通过单轴拉伸应力-应变曲线预测延性材料断裂韧性对断裂力学发展具有重要意义.本文首先通过漏斗型单轴拉伸试验得到了A508-3钢颈缩直至破断的全程单轴本构关系,并展开了一系列的延性材料临界破坏试验.通过有限元模拟加载过程,本文分析... 详细信息

通过单轴拉伸应力-应变曲线预测延性材料断裂韧性对断裂力学发展具有重要意义.本文首先通过漏斗型单轴拉伸试验得到了A508-3钢颈缩直至破断的全程单轴本构关系,并展开了一系列的延性材料临界破坏试验.通过有限元模拟加载过程,本文分析了材料在不同应力三轴度下的破断机理,给出了导致破断的断裂阈值.结果表明,在临界应力三轴度[1/3,2.7]的较大范围内,临界状态下第一主应力是决定材料破断的关键阈值,临界应力三轴度代表材料所处的应力状态和约束程度,是对材料临界破断阈值的重要影响因素.进而,本文提出了材料临界状态下第一主应力和临界应力三轴度之间的对数准则.结合HRR裂尖应力场,将该准则用于材料Ⅰ型裂纹断裂韧性的预测中：首先通过有限元计算得到裂纹尖端的应力三轴度和裂尖的极限第一主应力;将裂纹扩展过程分为钝化扩展和启裂扩展两部分,分别建立J积分和扩展量△a的关系方程,预测材料的特征J积分和J-R阻力曲线;最后,本文给出了CT,SEB和CIET三种试样不同裂纹长度的J-R阻力曲线预测结果,与试验结果进行比较,两者吻合良好.

关键词： A508-3 全程本构关系 FAT方法断裂判据 J-R阻力曲线

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Mg-zk60合金I型疲劳裂纹扩展研究

Mg-zk60合金I型疲劳裂纹扩展研究

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第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：米千秋祁爽蔡力勋包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都 610031

低周疲劳损伤与疲劳裂纹扩展速率是表征材料抗疲劳性能的重要指标，两者之间的关联近年来受到学术界的重视。本文通过试验分别获得了Mg-zk60 合金Ⅰ型裂纹应力强度因子门槛值、疲劳裂纹扩展速率特性及低周疲劳Manson-Coffin 模型参数，... 详细信息

低周疲劳损伤与疲劳裂纹扩展速率是表征材料抗疲劳性能的重要指标，两者之间的关联近年来受到学术界的重视。本文通过试验分别获得了Mg-zk60 合金Ⅰ型裂纹应力强度因子门槛值、疲劳裂纹扩展速率特性及低周疲劳Manson-Coffin 模型参数，通过理论研究了Mg-zk60 合金的I 型疲劳裂纹扩展行为及低周疲劳行为之间的关联性。

关键词： Mg-zk60镁合金 I型裂纹低周疲劳疲劳裂纹扩展速率门槛值

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基于等效能量理论的弹塑性统一模型

基于等效能量理论的弹塑性统一模型

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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：陈辉蔡力勋包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都 610031

对于本构关系符合幂律、各向同性的弹塑性固体材料，根据连续介质力学与变分原理发展的弹塑性有限元方法可以求解比例加载条件下的非线性力学问题。长期以来，在受到包括拉、压、弯、扭等比例加载条件下，针对杆元、环元、板元以及含裂... 详细信息

对于本构关系符合幂律、各向同性的弹塑性固体材料，根据连续介质力学与变分原理发展的弹塑性有限元方法可以求解比例加载条件下的非线性力学问题。长期以来，在受到包括拉、压、弯、扭等比例加载条件下，针对杆元、环元、板元以及含裂纹构元的弹塑性问题通常借助弹塑性有限元分析来获得力、位移及材料性能参数之间的复杂经验公式。本文根据变形区域RVE的应变能等效提出了一种新的等效能量理论，并基于该等效能量理论建立了适用于拉、压、弯、扭等系列基础构元的弹塑性统一载荷-位移模型。针对EPRI断裂分析手册中列出的多种裂纹构型(如CT、SEB、SET、DET等)、等直圆棒拉伸与扭转、多种弯曲(三点弯曲、纯弯曲、悬臂梁弯曲等)，圆环、圆片压缩、压入等基础构元推导并给出了半解析能量-载荷-变形关系，通过简单的有限元分析获得了完整的半解析统一模型。最终采用有限元数值模拟与实验对统一模型进行了验证，结果表明模型预测结果与有限元计算以及实验结果均较为吻合。

关键词：等效能量理论 EPRI 材料本构关系比例加载

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考虑闭合效应的含内侧边裂纹C形拉伸(CIET)小试样疲劳裂纹扩展试验研究

考虑闭合效应的含内侧边裂纹C形拉伸(CIET)小试样疲劳裂纹扩展试...

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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：包陈蔡力勋但晨西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都 610031

开展了5083-H112铝合金CIET小试样和CT试样不同试样厚度以及加载比条件下的疲劳裂纹扩展速率试验。初步结果表明,其疲劳裂纹扩展da/dN～△K曲线受到试样构形、厚度和加载比的显著影响。引入塑性诱导闭合模型对da/dN～△K曲线进行修正,... 详细信息

开展了5083-H112铝合金CIET小试样和CT试样不同试样厚度以及加载比条件下的疲劳裂纹扩展速率试验。初步结果表明,其疲劳裂纹扩展da/dN～△K曲线受到试样构形、厚度和加载比的显著影响。引入塑性诱导闭合模型对da/dN～△K曲线进行修正,有效消除了不同试样构形、厚度和加载比条件下的da/dN～△K曲线之间的差异。由此,CIET试样用于小尺寸构件或贵重材料疲劳裂纹扩展行为评估的可行性得到了有力的证实。

关键词：疲劳裂纹扩展 CIET试样塑性诱导裂纹闭合有限元分析 5083-H112铝合金

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钛合金TA17的应力型临界判据研究

钛合金TA17的应力型临界判据研究

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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：于思淼蔡力勋姚迪西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都 610031

钛合金TA17是核反应堆重要工程材料，在航空、航天和化工等领域也有重要应用。本文对钛合金TA17完成了薄板等直试样、薄板漏斗试样、薄板圆孔试样、等直圆棒试样和漏斗圆棒试样的拉伸试验，同时也完成了SEB试样和1/2TCT试样的断裂韧性... 详细信息

钛合金TA17是核反应堆重要工程材料，在航空、航天和化工等领域也有重要应用。本文对钛合金TA17完成了薄板等直试样、薄板漏斗试样、薄板圆孔试样、等直圆棒试样和漏斗圆棒试样的拉伸试验，同时也完成了SEB试样和1/2TCT试样的断裂韧性试验。基于FAT(finite-element-analysis aided testing)方法得到了材料直至破坏的全程本构关系曲线，并以此作为有限元材料库中的本构关系对上述试验过程进行模拟，模拟结果与试验结果吻合良好。进而获得以临界应力三轴度和第一主应力为控制参量的应力型断裂判据。

关键词：钛合金TA17 全程本构关系 FAT方法断裂判据

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毫小尺寸薄片漏斗试样的低周疲劳试验方法研究

毫小尺寸薄片漏斗试样的低周疲劳试验方法研究

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2016海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十一届全国MTS材料试验学术会议、第十三届破坏科学研讨会

作者：尹涛蔡力勋陈辉西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都610031

采用毫米级薄片漏斗试样和标准等直圆棒试样完成了Mg-ZK60合金室温下的等幅低周疲劳试验。基于代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)疲劳损伤等效原理,通过有限元分析,建立了Mg-ZK60合金毫米级薄片漏斗试样平均应力到漏... 详细信息

采用毫米级薄片漏斗试样和标准等直圆棒试样完成了Mg-ZK60合金室温下的等幅低周疲劳试验。基于代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)疲劳损伤等效原理,通过有限元分析,建立了Mg-ZK60合金毫米级薄片漏斗试样平均应力到漏斗根部轴向真实应力、测试应变到漏斗根部轴向真实应变的转换模型。获得了用于估算Mg-ZK60合金疲劳寿命的Manson-Coffin模型和循环本构方程。通过与等直圆棒试样的疲劳试验结果对比表明,采用毫米级薄片漏斗试样来获取Mg-ZK60合金的低周疲劳性能具有较高精度。

关键词：毫米尺寸低周疲劳转换模型循环本构关系寿命

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GH984G合金超高温低周疲劳性能试验研究

GH984G合金超高温低周疲劳性能试验研究

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第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：彭云强蔡力勋陈辉杨华春西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室东方锅炉(集团)股份有限公司

为提高发电锅炉转换效率,世界各国相继开展超超临界发电机组研究,超超临界材料成为学界研究的热点。本文对国产超超临界材料GH984G在室温、700度和730度三种温度下的单轴拉伸性能,低周疲劳性能进行了相应的研究,并采用FAT（Finite-eleme... 详细信息

为提高发电锅炉转换效率,世界各国相继开展超超临界发电机组研究,超超临界材料成为学界研究的热点。本文对国产超超临界材料GH984G在室温、700度和730度三种温度下的单轴拉伸性能,低周疲劳性能进行了相应的研究,并采用FAT（Finite-element-analysis Aided Testing）方法获取了材料的单轴拉伸直至破断的全程本构关系曲线。结果表明,高温下单拉本构曲线与室温结果差异明显,但700℃同730℃的本构曲线几乎重合;循环本构较拉伸本构相比,室温下表现为明显的循环硬化特征,高温下表现为一定程度的循环软化特征,且温度越高软化程度越明显;三种温度下的疲劳曲线均符合Manson-Coffin模型,且室温下的疲劳曲线明显高于高温下的疲劳曲线,但两种高温下的疲劳曲线差异较小。

关键词：超超临界 GH984G 低周疲劳 FAT Manson-Coffin

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基于BS7910标准的X70钢环焊缝超声相控阵检出埋藏缺陷的安全评定

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四川理工学院学报（自然科学版） 2016年第6期29卷 39-43页

作者：李明成志强王成柳葆生西南交通大学力学与工程学院成都610031 应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 中国石油西部管道塔里木输油气分公司新疆塔里木841000

为降低建设成本,长输管线通常采用高等级管线钢。对于服役约9年的X70钢管道的一道环焊缝,采用超声相控阵检测,检出5处埋藏裂纹缺陷。基于"合于使用"的原则,采用BS7910:2005标准中的2 B级评定方法进行安全评价。评定结果表明,... 详细信息

为降低建设成本,长输管线通常采用高等级管线钢。对于服役约9年的X70钢管道的一道环焊缝,采用超声相控阵检测,检出5处埋藏裂纹缺陷。基于"合于使用"的原则,采用BS7910:2005标准中的2 B级评定方法进行安全评价。评定结果表明,5处埋藏裂纹缺陷均在标准允许范围内,管道可以安全运行。另外,为探索埋藏缺陷承载安全的表征方法,在缺陷对应的管道外表面贴应变花,以测量缺陷管体外表面的应变。应变测试结果表明,该方法能够表征缺陷尺度与承载能力的关系。

关键词： X70钢管道环焊缝埋藏缺陷 BS 7910 超声相控阵测试应变测试

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