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温度对动车组车轮钢服役次生疲劳裂纹起裂扩展特性影响

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中国机械工程 2020年第3期31卷 261-266页

作者：方修洋黄伟王俊国西南交通大学机械工程学院

高速动车组车轮材料在严酷服役温度条件下的抗疲劳裂纹起裂与扩展能力是制定车轮合理维修周期和进行服役寿命评估的基础。选用高速动车组用ER8C车轮钢作为研究对象,对其在-60～60℃服役温度范围内进行了应力疲劳试验及疲劳失效机制探讨... 详细信息

高速动车组车轮材料在严酷服役温度条件下的抗疲劳裂纹起裂与扩展能力是制定车轮合理维修周期和进行服役寿命评估的基础。选用高速动车组用ER8C车轮钢作为研究对象,对其在-60～60℃服役温度范围内进行了应力疲劳试验及疲劳失效机制探讨。结果表明:随着测试温度的升高,轮辋、轮辐材料疲劳寿命均呈现出显著缩短趋势;在较高的服役温度条件下,试样出现了半椭圆形的次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征,且由于轮辋与轮辐不同位置材料强度韧性的差异,使得产生次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征所对应的温度条件不同,对于轮辋材料,当试验温度升高到50℃时,试样开始产生次生疲劳裂纹,而对于轮辐材料,当试验温度升高到30℃时,试样便开始产生次生疲劳裂纹;通过对主次生疲劳裂纹的扩展特性比较分析可知,随着应力强度因子幅值的增大,材料微观薄弱区域由珠光体片层层间转变为珠光体团晶粒边界。

关键词：车轮钢疲劳裂纹扩展次生裂纹服役温度

基于CT扫描的砂岩主次裂纹扩展特征及影响因素研究

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岩土工程学报 2022年第4期44卷 702-711,I0006页

作者：王帅许莹张艳博姚旭龙刘祥鑫梁鹏华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210

为了研究岩石在压应力条件下主次裂纹的萌生及扩展规律,对砂岩在单轴压缩条件下的破裂过程进行CT扫描试验,分析了砂岩中主次裂纹的形貌特征;同时,定量探讨了砂岩在不同变形阶段主裂纹的表面积和体积以及次生裂纹的分形维数,并运用Image ... 详细信息

为了研究岩石在压应力条件下主次裂纹的萌生及扩展规律,对砂岩在单轴压缩条件下的破裂过程进行CT扫描试验,分析了砂岩中主次裂纹的形貌特征;同时,定量探讨了砂岩在不同变形阶段主裂纹的表面积和体积以及次生裂纹的分形维数,并运用Image pro plus 6.0和Image J软件计算了砂岩在不同高度位置主次裂纹的长度和数量,研究了主次裂纹的扩展及其影响因素。研究结果表明,主导砂岩破裂的是萌生于砂岩表面两种不同方向的主裂纹,主裂纹表面积和体积的增长速率随着荷载水平的增加而不同。在主裂纹的周围产生了许多次生裂纹,次生裂纹的分形维数随着荷载水平的增加而非线性增加。不同荷载水平下,砂岩在不同高度位置的主次裂纹长度和数量变化各不相同。在砂岩破坏前,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是主裂纹的长度,在砂岩破坏后,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是次生裂纹的长度。该结论对未来岩石破坏失稳的预测分析奠定了理论基础。

关键词： CT扫描试验主裂纹次生裂纹荷载水平

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切槽孔掏槽爆破机理动态焦散线实验研究

煤炭学报 2016年第4期41卷 858-863页

作者：岳中文邱鹏王煦宋耀于强中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

为研究切槽孔掏槽爆破爆生裂纹起裂、扩展及其与空孔相互作用机理,采用数字激光动态焦散线实验系统,对比分析了切槽孔与普通孔掏槽爆破裂纹扩展速度及动态应力强度因子的变化规律。实验结果表明:与普通孔相比,切槽孔掏槽爆破主裂纹在起... 详细信息

为研究切槽孔掏槽爆破爆生裂纹起裂、扩展及其与空孔相互作用机理,采用数字激光动态焦散线实验系统,对比分析了切槽孔与普通孔掏槽爆破裂纹扩展速度及动态应力强度因子的变化规律。实验结果表明:与普通孔相比,切槽孔掏槽爆破主裂纹在起裂阶段,应力强度因子出现最大值;扩展阶段,裂纹近似匀速稳定扩展,应力强度因子波动范围较小,整体数值较大;与空孔相遇阶段,3条主裂纹相互贯通,相应地产生3条次生裂纹,并与主裂纹相向运动,提高了各自的扩展速度和应力强度因子。空孔处破碎较严重,其补偿空间得到充分利用,有利于提高掏槽效率。

关键词：切槽孔掏槽爆破数字激光动态焦散线裂纹扩展速度动态应力强度因子次生裂纹

含单裂纹真实岩石试件断裂模式的力学试验研究

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岩石力学与工程学报 2016年第6期35卷 1182-1189页

作者：刘伟韬申建军山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590 中国矿业大学地球科学与测绘工程学院北京100083

为研究岩石单裂纹试样断裂特性,通过在真实岩石试样中预制了45°单裂纹,基于MTS815.03电液伺服岩石试验机,进行围压分别为0,5,10 MPa的力学试验,分析围压对裂纹扩展断裂模式的影响规律,根据断裂力学理论建立裂纹扩展力学模型,基于最大... 详细信息

为研究岩石单裂纹试样断裂特性,通过在真实岩石试样中预制了45°单裂纹,基于MTS815.03电液伺服岩石试验机,进行围压分别为0,5,10 MPa的力学试验,分析围压对裂纹扩展断裂模式的影响规律,根据断裂力学理论建立裂纹扩展力学模型,基于最大径向剪应力准则获得次生裂纹理论起裂角。结果表明:(1)裂纹初始断裂时具有明显的前兆信息,在全应力–应变曲线上表现为明显的应力降现象;(2)试验结果中观察到了Ⅰ型翼裂纹、Ⅱ型反翼裂纹以及Ⅱ型次生共面裂纹,试验中得翼裂纹起裂角为68°~73°,反翼倾斜裂纹起裂角为-119°^-125°,裂纹起裂角理论结果为0°,70.5°,-123.8°,试验结果与理论计算结果基本相符;(3)起裂应力为峰值应力的90%~95%,细砂岩试样抗压强度峰值与围压存在较好的线性关系,拟合得σ_c=2.69σ_3+61.9,相关系数R^2=0.97;(4)裂纹断裂具有明显的围压效应,围压为0 MPa时,断裂模式为翼裂纹和次生倾斜反翼裂纹,翼裂纹以弯曲路径扩展,扩展渐近线朝向轴向加载方向,反翼裂纹近直线扩展;围压为5 MPa时,试样为反翼裂纹断裂模式;围压为10 MPa时,试样为反翼裂纹与次生共面裂纹断裂模式。

关键词：岩石力学断裂模式应力降翼裂纹次生裂纹最大径向剪应力准则

蠕变作用后裂隙类岩石单轴强度和裂纹扩展规律研究

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煤炭科学技术 2020年第12期48卷 244-249页

作者：秦楠张作良冯学志刘亚琦崔立桩王永岩青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

岩体在工程中受到外部载荷的长期作用,时间效应突出,且本身含有的不规则裂隙和孔隙,使得岩体强度和流变性更为复杂。为了研究裂隙类岩石蠕变作用对试件强度、破坏形式和裂纹扩展规律的影响,笔者预制单裂隙类岩石试件,第1组保证在同一应... 详细信息

岩体在工程中受到外部载荷的长期作用,时间效应突出,且本身含有的不规则裂隙和孔隙,使得岩体强度和流变性更为复杂。为了研究裂隙类岩石蠕变作用对试件强度、破坏形式和裂纹扩展规律的影响,笔者预制单裂隙类岩石试件,第1组保证在同一应力水平和时间下,先进行单轴蠕变试验,再进行单轴压缩试验,第2组直接进行单轴压缩试验。研究发现:对单裂隙类岩石作用低应力蠕变,裂隙角度减小,蠕变效应对单轴压缩强度的影响变小。裂隙角度由90°变至75°过程中,蠕变效应强化作用减弱;45°时,蠕变效应起劣化作用;30°变至0°,劣化效应不明显。蠕变预处理试件与直接单轴压缩试件相比缺少明显的压密阶段,裂隙角度较小时,峰值应力区域变大。蠕变作用后试件弹性模量比直接压缩试件大,但随裂隙角度增大,弹性模量变小。蠕变作用对单轴压缩裂纹破坏机制和扩展规律的影响与裂隙角度有关,角度小时区别明显。先蠕变后压缩次生裂纹从原生裂纹尖端周围发起,裂纹短密集,而直接压缩次生裂纹稀疏向两端延伸扩展。

关键词：裂隙类岩石蠕变作用单轴抗压强度失效形式次生裂纹