在疲劳裂纹萌生之后，位于桁架斜腹杆翼缘边缘的疲劳裂纹即开始向腹板方向稳定扩展，其中裂纹的扩展规律是评估疲劳损伤的重要依据。图2.32疲劳裂纹尖端细观变形图图2.32中，上方的图像是疲劳裂纹处于闭合状态时的，下方的图像是疲劳裂纹处于张开状态的。图2.35型钢构件翼缘处疲劳裂纹扩展过程......
2023-08-26
微裂纹的成核与扩展行为
【摘要】：由于材料微观结构会影响微裂纹的扩展，即晶界严重阻碍微裂纹的扩展，绝大多数微裂纹尖端扩展到晶界处即停止。研究金属材料疲劳微裂纹扩展行为时发现，微裂纹在低应力水平下大都在0.1mm左右的长度就停止扩展，据此晶粒尺寸d0可取为0.1mm。
有关结构疲劳损伤的机理分析已经表明，在宏观疲劳裂纹出现以前，首先是疲劳微裂纹的成核与扩展阶段，此阶段的疲劳损伤演化，在微细观尺度上表现为大量微裂纹的成核与扩展，在宏观尺度上则表现为疲劳损伤的累积与寿命的降低。为了建立一个能够描述这样的跨尺度损伤演化行为的疲劳损伤模型，首先需要定义一个能够对于上述跨尺度行为进行量化分析的疲劳损伤变量。
根据大量的在微观尺度下对金属材料疲劳微裂纹的成核与扩展行为的实验观测研究，发现微裂纹成核是由于局部的微塑性变形及其损伤累积造成的［9］，绝大多数微裂纹的成核尺寸小于材料的晶粒尺寸［10］；同时，微裂纹的扩展规律与长裂纹的扩展规律不同，其门槛值要比长裂纹低，且材料微观结构对微裂纹的扩展影响很大，晶界会严重阻碍微裂纹的扩展［11］，随着结构承受的疲劳循环载荷次数的增加，微裂纹不断扩展，但绝大多数微裂纹会在晶界处停止扩展［12］。假设材料在细观尺度下的代表性体元中包含有若干个微尺度体元，如图3.5所示。按照相关实验的观测结果，每个微尺度体元的代表性尺度取决于材料的晶粒尺寸，其中包含有长度不大于晶粒尺寸的微裂纹。
图3.5 细观尺度代表性体元（RVE）中的微裂纹
由于绝大多数微裂纹的成核长度小于晶粒的尺寸，微裂纹的成核率nN可描述为：
式中，a为裂纹长度；d0为晶粒尺寸；L为模型参数。
由于材料微观结构会影响微裂纹的扩展，即晶界严重阻碍微裂纹的扩展，绝大多数微裂纹尖端扩展到晶界处即停止。在此，微裂纹扩展率可用Miller［13］模型来描述：
式中，N为疲劳循环次数；A，α为材料参数；Δγ为塑性剪应变幅。研究金属材料疲劳微裂纹扩展行为时发现，微裂纹在低应力水平下大都在0.1mm左右的长度就停止扩展，据此晶粒尺寸d0可取为0.1mm。
有关结构损伤多尺度模拟与分析的文章
- 详细阅读
-
焊接损伤区域裂纹扩展的分形特征简介详细阅读
分形维数是定量表示自相似形状和现象的基本量。由此可见，虽然裂纹分布及扩展形态表面上具有不规则性，但是可以通过分形维数来定量描述这种裂纹扩展形态的变化规律。图2.18ε＝0.297×10－3状态下的裂纹形态分形维数计算图2.19试样分形维数与塑性变形的关系图2.20为损伤区域细观裂纹总长度∑l 随塑性变形的变化过程，由此可见，随着塑性变形的增加，裂纹总长度呈现出线性增加的变化趋势。......
2023-08-26
-
微裂纹对混凝土材料性能的影响详细阅读
如图3.11所示含一个裂纹的体元，裂纹面的方向为m。考虑到混凝土材料中的微裂纹方位是随机的，可取ρ（θ，φ）＝1，式化简为：通过积分可以得到：代入得到：由于裂纹方位是随机的，含大量分布微裂纹材料在宏观上也呈现为各向同性。......
2023-08-26
-
裂纹扩展过程中的多种形态模拟详细阅读
在裂纹扩展、聚合过程中，裂纹扩展的方式及其形态有时会比较复杂。可以看出，一旦上述两裂纹相交，裂纹4尖端的应力奇异性将消失，裂纹4即会停止继续往前扩展。图3.16裂纹扩展的三种基本形态利用上述模型进行裂纹扩展过程模拟的一个困难是如何实现裂纹聚合的模拟。locked状态意味着该裂纹尖端没有应力奇异性，而unlocked状态意味着该尖端含有奇异性。图3.17数字化裂纹描述图3.18给出了几种典型的裂纹及其可能的扩展形态。......
2023-08-26
-
结构损伤多尺度模拟：裂纹扩展准则3.4.2详细阅读
图3.15疲劳裂纹扩展速率分区图3.15中I区的特性是存在一个“疲劳门槛”，即循环应力强度因子幅值ΔKth，在该区内应力强度因子幅值低于门槛值，疲劳裂纹基本不扩展。在高速率区，疲劳裂纹k扩展速率较快，出于简化计算和突出对II区的研究，认为裂纹扩展速率恒为，进入高速率区的判断准则为该裂纹的应力强度因子幅值ΔKth，J＞0.8 KC，J。......
2023-08-26
-
切槽深度对裂纹扩展的影响及建议取值详细阅读
从图14-21、表14-10 中可看到，当切槽深度圈套时，裂纹扩展的长度圈套，但增加不明显，而裂纹扩展的速度却是当切槽深度较小时反而大。另外，如果切槽过深则钻孔难度加大。但切槽深度过小时，切槽尖端的应力集中效应不明显，爆生裂纹沿切槽方向并不能表现出优先发展趋势。初步实验研究表明，理想的切槽深度为炮孔半径的1/4～1/2[84]。在工程上建议切槽深度取l=R。......
2023-06-22
-
PHPMVC开发实战：自定义行为扩展详细阅读
ThinkPHP的一大特点就是扩展灵活，同样行为也是可以自定义扩展的。接下来将深入介绍自定义行为扩展的实现。上述代码是一个名为AutoCheckUserLogin的自定义行为类。最后还需要确保自定义行为类继承于Behavior基类。事实上，AutoCheckUserLogin配置项并不是必需的，也就是说在配置时，自定义行为就已经能够正常运行了，配置项只不过用于实现灵活的配置。此时，再次访问项目，只有Index控制器下的页面受AutoCheckUserLogin自定义行为影响，其他页面则不受影响。......
2023-11-04
-
PHPMVC开发实战：内置行为扩展效果详细阅读
前面介绍过，系统内置的行为是系统正常执行的基础，所以开发人员不需要改动这些扩展。事实上系统已经提供了一系列行为扩展，在项目中使用时，直接配置即可。配置项LIMIT_REFLESH_TIMES表示刷新的间隔，以秒为单位。......
2023-11-04
相关推荐