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流形元方法在模拟裂纹扩展中的应用 被引量:116
1
作者 王水林 葛修润 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期405-410,共6页
介绍了数值流形方法的基本原理及其在模拟裂纹扩展中的实现过程,并就两个算例进行了分析,结果表明流形元方法的有效性。
关键词 岩石力学 流形元方法 数值模拟 裂纹扩展
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无网格法的理论及应用 被引量:135
2
作者 张雄 刘岩 马上 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期1-36,共36页
详细论述了近年来迅速发展的无网格法的理论基础及其在各个领域内的应用.无网格法网格依赖性弱,避免了传统的有限元、边界元等基于网格的数值方法中可能出现的网格畸变和扭曲,在一些有限元、边界元等方法难以较好处理的领域体现出独特... 详细论述了近年来迅速发展的无网格法的理论基础及其在各个领域内的应用.无网格法网格依赖性弱,避免了传统的有限元、边界元等基于网格的数值方法中可能出现的网格畸变和扭曲,在一些有限元、边界元等方法难以较好处理的领域体现出独特的优势.以加权余量法为主线归纳了已有的30多种无网格法,各类无网格法的主要区别在于使用了不同的加权余量法和近似函数.详尽介绍了各种无网格近似方案(包括移动最小二乘近似、核近似和重构核近似、单位分解近似、径向基函数近似、点插值近似、自然邻接点插值近似等)和无网格法中常用的各类加权余量法(伽辽金格式、配点格式、局部弱形式、加权最小二乘格式和边界积分格式等),并讨论了数值积分方法和边界条件的处理等问题.在此基础上较系统地总结了无网格法在冲击爆炸、裂纹传播、超大变形、结构优化、流固耦合、生物力学和微纳米力学等领域的应用,展示了无网格法相对于传统数值方法的优势. 展开更多
关键词 无网格法 无单元法 高速冲击 裂纹扩展 大变形
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断裂过程的有限元模拟 被引量:67
3
作者 杨庆生 杨卫 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第4期407-412,共6页
讨论了材料断裂过程的有限元模拟技术。基于自适应有限元法的一般原理,并针对多相材料的裂纹扩展的特点,提出了一种简化的高精度和高效率有限元网格的动态重新划分策略。裂纹被假设沿着单元之间的路径连续扩展,利用节点力释放技术生... 讨论了材料断裂过程的有限元模拟技术。基于自适应有限元法的一般原理,并针对多相材料的裂纹扩展的特点,提出了一种简化的高精度和高效率有限元网格的动态重新划分策略。裂纹被假设沿着单元之间的路径连续扩展,利用节点力释放技术生成新的裂纹自由表面,发展了一种可随裂尖连续移动的网格动态加密和释放方法。这种方法已在各种裂纹问题中得以实现与应用。 展开更多
关键词 断裂 裂纹扩展 网格重划分 有限元
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声发射技术发展现状——学会成立20周年回顾 被引量:68
4
作者 耿荣生 《无损检测》 1998年第6期151-154,158,共5页
介绍当前国内外声发射技术的发展状况,论述近年来在声发射基本理论和声发射仪器研制等方面取得的重大进步,以及声发射应用领域一些急待解决的问题.
关键词 声发射 裂纹扩展 波形分析 神经网络 无损检测
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高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟 被引量:102
5
作者 蔡峰 刘泽功 +1 位作者 张朝举 林柏泉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期499-503,共5页
针对高瓦斯低透气性煤层,采用Taylor方法建立了一个新的LS-DYNA3D爆破损伤模型,对深孔预裂爆破进行了数值模拟研究,再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和... 针对高瓦斯低透气性煤层,采用Taylor方法建立了一个新的LS-DYNA3D爆破损伤模型,对深孔预裂爆破进行了数值模拟研究,再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和爆破增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距为5-6 m,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放提出了解决方案. 展开更多
关键词 高瓦斯低透气性煤层 深孔预裂爆破 应力波 裂纹扩展 叠加效应
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断续三裂隙砂岩强度破坏和裂纹扩展特征研究 被引量:84
6
作者 杨圣奇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期31-39,共9页
利用岩石力学伺服试验机,对尺寸为80 mm×160 mm×30 mm的断续三裂隙砂岩试样进行了单轴压缩试验,研究了岩桥倾角2对断续三裂隙砂岩(=30°和1=60°)强度破坏和裂纹扩展特征的影响规律。与完整砂岩试样相比,断续三裂隙... 利用岩石力学伺服试验机,对尺寸为80 mm×160 mm×30 mm的断续三裂隙砂岩试样进行了单轴压缩试验,研究了岩桥倾角2对断续三裂隙砂岩(=30°和1=60°)强度破坏和裂纹扩展特征的影响规律。与完整砂岩试样相比,断续三裂隙砂岩试样应力-应变曲线显示了较多的应力跌落,其峰值强度也呈显著降低趋势,但降低程度与2密切相关,随着2从75°增加到90°,峰值强度从82.04 MPa降低到77.82 MPa,而当2从90°增加到120°,其峰值强度无明显变化。完整砂岩试样呈现轴向劈裂脆性破坏,而断续三裂隙砂岩试样是由许多从裂隙尖端产生的裂纹扩展与汇合,导致了其失稳破坏。通过照相量测技术,探讨了2对断续三裂隙砂岩试样裂纹扩展特征的影响:2为75°、90°和105°的断续三裂隙试样中裂隙①、③和②、③之间均出现了贯通,而裂隙①、②之间无任何贯通;2为120°的断续三裂隙试样中裂隙①、③和①、②之间均出现了贯通,而②、③之间无任何贯通。最后给出了断续三裂隙砂岩试样宏观变形特性与裂纹扩展过程之间的关系。 展开更多
关键词 岩石力学 三裂隙 脆性砂岩 强度特性 裂纹扩展
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应用无单元法追踪裂纹扩展 被引量:48
7
作者 寇晓东 周维垣 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期18-23,共6页
用无单元法实现了对复杂受力条件F的复合型裂纹的开裂追踪,并在算例中得到了非常理想的结果。
关键词 无单元法 边值问题 裂纹扩展
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爆生气体作用下岩石裂纹的扩展机理 被引量:63
8
作者 杨小林 王梦恕 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期111-116,共6页
在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ... 在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ;建立了这两个区域的损伤断裂准则和裂纹尖端的损伤局部化模型 ,可以更好地反映爆生气体作用下裂纹扩展的实际过程。 展开更多
关键词 岩石爆破 爆生气体 裂纹扩展 损伤局部化
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爆生气体驱动的裂纹扩展速度研究 被引量:56
9
作者 卢文波 陶振宇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期264-268,共5页
通过分析计算炮孔周边径向裂纹尖端的应力强度因子,认为:爆生气体驱动的裂纹扩展可分为稳定扩展和非稳定间断扩展两阶段。在稳定扩展阶段,裂纹扩展速度由Griffith理论确定;在间断扩展阶段,裂纹的平均扩展速度完全取决于焊... 通过分析计算炮孔周边径向裂纹尖端的应力强度因子,认为:爆生气体驱动的裂纹扩展可分为稳定扩展和非稳定间断扩展两阶段。在稳定扩展阶段,裂纹扩展速度由Griffith理论确定;在间断扩展阶段,裂纹的平均扩展速度完全取决于焊生气体在裂纹中的一维膨胀流动速度。 展开更多
关键词 爆生气体 裂纹扩展 岩石爆破
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用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展 被引量:62
10
作者 焦玉勇 张秀丽 +1 位作者 刘泉声 陈卫忠 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期682-691,共10页
提出一种用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展的方法。将计算区域自动剖分成三角形块体单元,块体边界分为真实的节理边界和虚拟节理边界。裂纹扩展沿虚拟节理进行,按照界面破裂准则进行裂纹扩展分析。该方法可以模拟裂纹萌生、扩展、... 提出一种用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展的方法。将计算区域自动剖分成三角形块体单元,块体边界分为真实的节理边界和虚拟节理边界。裂纹扩展沿虚拟节理进行,按照界面破裂准则进行裂纹扩展分析。该方法可以模拟裂纹萌生、扩展、贯通和岩体破碎全过程,适用于完整岩石、断续岩体乃至完全不连续岩体等任意情形。由于该方法基于离散颗粒数值模型,其计算过程不会遇到数学上的困难。根据所提算法,编制VC++程序模块,并计算几个算例。模拟结果与已有的物理、数值试验结果吻合得较好,表明所提算法是有效的。 展开更多
关键词 岩石力学 非连续变形分析 裂纹扩展 虚拟节理 验证
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单轴压缩下基于全局应变场分析的岩石裂纹扩展及其损伤演化特性研究 被引量:63
11
作者 赵程 田加深 +2 位作者 松田浩 赵春风 鲍冲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期763-769,共7页
采用自主开发的图像分析软件结合数字图像相关技术对含预制单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的变形破坏特性进行试验研究。基于试件全局应变场角度,从细观层次量化分析、总结裂纹起裂、扩展的规律及岩石变形损伤演化特征。并采用断裂分... 采用自主开发的图像分析软件结合数字图像相关技术对含预制单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的变形破坏特性进行试验研究。基于试件全局应变场角度,从细观层次量化分析、总结裂纹起裂、扩展的规律及岩石变形损伤演化特征。并采用断裂分析软件FRANC2D/L对相似模型进行数值模拟,分析在加载全程不同阶段的裂纹扩展路径及其应力场分布特征。结合试验与数值研究结果,细致地探讨裂隙岩石的细观力学机制与宏观力学响应之间的内在联系,该研究有助于提升人们对节理岩体工程灾变机制的认识。 展开更多
关键词 岩石力学 类岩石材料 裂纹扩展 全局应变场 损伤演化 数字图像 数值模拟
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单轴压缩下含孔洞裂隙砂岩力学特性试验分析 被引量:62
12
作者 杨圣奇 刘相如 李玉寿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A02期3539-3546,共8页
利用岩石力学伺服试验机与岩石声发射仪,对含孔洞裂隙砂岩(尺寸为60 mm×120 mm×30 mm)的力学特性进行单轴压缩试验。基于试验结果,首先分析含孔洞裂隙砂岩岩样的强度和变形特性,结果表明,含孔洞裂隙砂岩岩样的力学参数均显著... 利用岩石力学伺服试验机与岩石声发射仪,对含孔洞裂隙砂岩(尺寸为60 mm×120 mm×30 mm)的力学特性进行单轴压缩试验。基于试验结果,首先分析含孔洞裂隙砂岩岩样的强度和变形特性,结果表明,含孔洞裂隙砂岩岩样的力学参数均显著低于完整岩样,但降低幅度与孔洞直径及缺陷对称分布密切相关,随着孔洞直径的增加,含单孔洞砂岩的峰值强度与峰值应变均呈衰减趋势,而不对称分布的孔洞裂隙砂岩岩样的力学参数均低于对称分布;然后基于含孔洞裂隙砂岩加载过程中的声发射特征,揭示声发射分布显著受孔洞裂隙等缺陷分布的影响,这主要是由于含不同孔洞裂隙砂岩中裂纹扩展模式存在着显著差异;最后通过照相量测技术,探讨含不同孔洞裂隙砂岩的裂纹扩展特征,分析含缺陷砂岩裂纹扩展过程及其对宏观应力–应变曲线的影响规律。 展开更多
关键词 岩石力学 砂岩 孔洞 裂隙 峰值强度 声发射 裂纹扩展
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冲击载荷作用下含孔洞大理岩动态力学破坏特性试验研究 被引量:62
13
作者 李地元 成腾蛟 +1 位作者 周韬 李夕兵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期249-260,共12页
利用一种大理岩试件加工制备含圆形和椭圆形孔洞的板状试样,试样尺寸为60 mm×60 mm×15 mm,使用75 mm杆径的分离式霍普金森压杆(SHPB)进行冲击压缩试验,通过超动态应变仪监测入射杆和透射杆的应变信号,利用高速摄像仪记录试样... 利用一种大理岩试件加工制备含圆形和椭圆形孔洞的板状试样,试样尺寸为60 mm×60 mm×15 mm,使用75 mm杆径的分离式霍普金森压杆(SHPB)进行冲击压缩试验,通过超动态应变仪监测入射杆和透射杆的应变信号,利用高速摄像仪记录试样完整的裂纹萌生、扩展、贯通直至试样破坏的全过程,分析冲击载荷作用下预制孔洞试样的动态抗压强度、破坏模式和裂纹扩展特性。研究发现,孔洞大小、形状和空间位置对岩石的动态抗压强度都有一定影响,孔洞的存在降低了大理岩试样的动态抗压强度。在冲击载荷作用下,预制中心孔洞的大理岩试样在孔洞周边产生平行于轴向加载方向的初始拉伸裂纹和类X型初始剪切裂纹,在试件破坏中起主导作用。圆形孔洞试样中,随着孔径增大,剪切裂纹扩展速度随之增大,而拉伸裂纹扩展速度则减小;椭圆形孔洞的长短轴比、长轴与加载方向的夹角均是影响裂纹扩展速度和动态抗压强度的因素。在30~45 s-1的加载应变率范围内,大理岩孔洞试样的平均裂纹扩展速度为100~450 m/s。 展开更多
关键词 岩石力学 大理岩 冲击载荷 孔洞试样 裂纹扩展
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疲劳短裂纹萌生及发展的细观过程和理论 被引量:45
14
作者 洪友士 方飚 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1993年第4期468-486,共19页
本文综述了疲劳短裂纹研究的进展和现状,包括关于短裂纹的属性,短裂纹萌生和发展的细观过程以及描述短裂纹行为的若干模型。
关键词 疲劳短裂纹 裂纹萌生 裂纹扩展
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不同围压条件下TBM刀具破岩模式的数值研究 被引量:58
15
作者 张魁 夏毅敏 +1 位作者 谭青 周子龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1780-1787,共8页
为了研究不同围压条件下TBM刀具在掘进施工过程中的破岩机理,基于2-D离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了双把TBM刀具侵入岩石的仿真模型。在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同围压条件以及不同刀间距下岩石裂纹生成,扩展... 为了研究不同围压条件下TBM刀具在掘进施工过程中的破岩机理,基于2-D离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了双把TBM刀具侵入岩石的仿真模型。在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同围压条件以及不同刀间距下岩石裂纹生成,扩展和岩石破碎的全过程。仿真结果表明:TBM刀具作用下岩石存在四种基本的破碎模式,它们的出现与围压以及刀间距有关;破碎模式对刀具的破岩效率,岩石破碎块度均有影响;随着围压的增加,最优刀间距增大,但围压超过一定值后,最优刀间距反而减小。 展开更多
关键词 TBM刀具 UDEC 仿真 围压 最优刀间距 裂纹扩展 破碎模式
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不同角度单裂纹缺陷试样的裂纹扩展与破坏行为 被引量:53
16
作者 林鹏 黄凯珠 +1 位作者 王仁坤 周维垣 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A02期5652-5657,共6页
在诸如岩石、混凝土、陶瓷和玻璃等脆性介质中,常分布大量的裂纹缺陷。这些缺陷在载荷作用下造成裂纹的孕育、萌生、繁衍、扩展和贯通,导致介质的强度和刚度降低。通过自制的试验系统,研究了不同角度的预置单裂纹缺陷的花岗岩试样的裂... 在诸如岩石、混凝土、陶瓷和玻璃等脆性介质中,常分布大量的裂纹缺陷。这些缺陷在载荷作用下造成裂纹的孕育、萌生、繁衍、扩展和贯通,导致介质的强度和刚度降低。通过自制的试验系统,研究了不同角度的预置单裂纹缺陷的花岗岩试样的裂纹扩展与破坏过程,并用数值模拟进行了验证。试验和数值结果显示:单轴载荷作用下,裂纹扩展和最后的破坏行为受预置单裂纹缺陷的角度影响。当角度较小时,裂纹萌生比较容易,在整个受压过程中均匀扩展,试样一般以混合模式破坏;当角度较大时,裂纹不易萌生,但在接近峰值强度时,扩展较快,并直接导致最后的剪切或劈裂破坏;当预置裂纹缺陷的角度与试样的破坏角接近时,试样最容易发生脆性破坏,并产生很大的应力降。 展开更多
关键词 岩土力学 裂纹试样 裂纹角度 裂纹扩展 破坏行为
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针状铁素体管线钢组织及强韧化机理研究 被引量:51
17
作者 廖波 肖福仁 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期57-62,共6页
采用TEM及原位TEM拉伸裂纹扩展观察等试验手段,研究了管线钢针状铁素体组织及各组织单元对位错运动及裂纹扩展的影响,分析讨论了针状铁素体的强韧化机理。结果表明,大角度晶界、M/A组元对位错的运动及裂纹扩展有显著影响,有效阻碍位错... 采用TEM及原位TEM拉伸裂纹扩展观察等试验手段,研究了管线钢针状铁素体组织及各组织单元对位错运动及裂纹扩展的影响,分析讨论了针状铁素体的强韧化机理。结果表明,大角度晶界、M/A组元对位错的运动及裂纹扩展有显著影响,有效阻碍位错的运动和裂纹扩展,从而提高材料强韧性。小角度晶界对位错运动影响较小,对裂纹扩展几乎没有影响。针状铁素体组织中以块状转变机制形成的块状铁素体和非等轴铁素体使管线钢具有高的韧性,而低温转变的板条状贝氏体组织对强度贡献更大。 展开更多
关键词 管线钢 针状铁索体 原位TEM 裂纹扩展
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基于小裂纹理论的航空材料疲劳全寿命预测 被引量:47
18
作者 吴学仁 刘建中 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期219-226,共8页
综述了基于小裂纹理论的疲劳全寿命预测方法。该方法把断裂力学的ΔK分析与裂纹闭合概念结合起来,应用于自然萌生的小裂纹和长裂纹的扩展,并全部基于对起源于材料初始缺陷的裂纹扩展分析预测疲劳全寿命。这一方法已被作者成功地应用于... 综述了基于小裂纹理论的疲劳全寿命预测方法。该方法把断裂力学的ΔK分析与裂纹闭合概念结合起来,应用于自然萌生的小裂纹和长裂纹的扩展,并全部基于对起源于材料初始缺陷的裂纹扩展分析预测疲劳全寿命。这一方法已被作者成功地应用于多种航空材料,包括:4种高强度铝合金、2种高强钢和2种钛合金,载荷类型涉及恒幅、Mini-Twist和直升机旋翼谱等。结果表明,预测的疲劳全寿命与实验结果吻合良好,从而为把基于断裂力学裂纹扩展的损伤容限方法向传统的疲劳领域(S-N曲线,安全寿命)延伸开辟了可行的途径。 展开更多
关键词 断裂力学 裂纹 疲劳 裂纹扩展 全寿命预测
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岩石声发射定位技术及其实验验证 被引量:48
19
作者 赵兴东 刘建坡 +2 位作者 李元辉 田军 朱万成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1472-1476,共5页
岩石是典型的非均匀脆性材料,其内部富含各种缺陷(微裂纹、空隙、节理裂隙等),在受载破裂过程中会产生大量的声发射信号。对含不同预制裂纹及完整岩样进行单轴压缩实验,应用声发射仪器及其盖格尔(Geiger)定位算法对岩样破裂过程的裂纹... 岩石是典型的非均匀脆性材料,其内部富含各种缺陷(微裂纹、空隙、节理裂隙等),在受载破裂过程中会产生大量的声发射信号。对含不同预制裂纹及完整岩样进行单轴压缩实验,应用声发射仪器及其盖格尔(Geiger)定位算法对岩样破裂过程的裂纹扩展过程进行实验验证。实验结果表明:在单轴压缩加载条件下,含预制裂纹的岩样发生剪切破坏;完整岩样发生劈裂破坏。声发射事件的定位达到较高的精度,很好地反映了岩样内部微裂纹孕育、萌生、繁衍和扩展的三维空间演化模式,不论是含裂纹还是完整试样的声发射定位结果与实际破坏模式非常吻合,这为研究岩石破裂失稳机理提供有力的工具。 展开更多
关键词 声发射 Geiger算法 裂纹扩展 实验验证
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仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织的韧性 被引量:42
20
作者 徐平光 方鸿生 +1 位作者 白秉哲 杨志刚 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期255-260,共6页
研究了仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢轧态组织的韧性与裂纹扩展特点.与单一粒状贝氏体组织相比,仿晶界型铁素体/粒状贝氏体夏相组织具有更好的强韧性配合.适量仿晶界型铁素体的存在增加了复相组织的协调变形能力,提高了裂纹形成功;... 研究了仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢轧态组织的韧性与裂纹扩展特点.与单一粒状贝氏体组织相比,仿晶界型铁素体/粒状贝氏体夏相组织具有更好的强韧性配合.适量仿晶界型铁素体的存在增加了复相组织的协调变形能力,提高了裂纹形成功;同时使裂纹扩展路径弯曲、分叉,微裂纹尖端钝化,在一定程度上提高了裂纹扩展功.在粒状贝氏体转变的第二阶段(富碳亚稳奥氏体→马氏体/奥氏体(M/A岛)缓冷,已转变的马氏体将进行自回火,并提高残余奥氏体的热稳定性,从而使复相组织的裂纹扩展功得到明显提高. 展开更多
关键词 复相组织 仿晶界型铁素体 粒状贝氏体 裂纹扩展 韧性 合金结构钢
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