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四种不同取向蓝宝石单晶在冲击载荷与静载荷作用下的裂纹扩展机理研究
摘要： 由于具有优异的物理性能，蓝宝石应用广泛。作为典型的各向异性材料，其部件通常在包含静动态载荷的复杂条件下使用。研究不同载荷条件下裂纹扩展机制对蓝宝石的成功应用具有重要意义。本研究通过高频循环冲击试验装置，分别对蓝宝石A面、C面、M面和R面进行了冲击与静态载荷测试，获取了不同测试条件下作用于蓝宝石的力信号，并基于试样断口形貌分析了裂纹扩展情况。发现蓝宝石在冲击载荷下会快速开裂断裂后进入疲劳阶段；静态压痕测试中施加于蓝宝石的力随载荷线性增加而线性增长，但卸载过程该关系不再线性。晶体取向影响裂纹扩展，导致不同晶向蓝宝石断裂后表面形貌呈现差异特征，为此分别为A面、C面、M面和R面提出了四种不同的裂纹系统模型。此外通过白光干涉仪观测蓝宝石三维形貌发现：冲击载荷后仅在R面蓝宝石出现赫兹锥形裂纹，但A面、C面和M面蓝宝石是否产生锥形裂纹尚不确定。
关键词： 冲击载荷、静载荷、蓝宝石、晶体取向、裂纹扩展、裂纹系统
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于铬钼钢SCM440裂纹扩展末期研究的三维扫描霍尔探针显微镜技术
摘要： 应力集中区域周围的裂纹扩展会导致疲劳失效。在结构破坏前，必须采用无损检测方法监测其疲劳状态。我们重点研究了用于监测裂纹生长的磁无损评估技术。为明确裂纹扩展与磁通密度变化的关系，利用扫描霍尔探针显微镜（SHPM）观测了工具钢（SCM440）试板裂纹周围正负磁通密度分布的位置变化。研究发现：随着裂纹扩展，三维磁通密度的垂直分量会发生位移；此外，在试样即将断裂前，会出现与拉应力方向平行的磁分量。
关键词： 裂纹扩展，扫描霍尔探针显微镜，磁通密度
更新于2025-09-23 15:22:29
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分子动力学模拟揭示Li?O-2SiO?玻璃陶瓷中裂纹扩展的原子图像
摘要： 对于锂硅酸盐玻璃陶瓷而言，其玻璃相与陶瓷相在运动裂纹作用下的基本相互作用机制，以及裂纹扩展相较于原始母体玻璃被阻碍或改变的机理仍不明确。本文通过大量分子动力学模拟揭示了实验极难探测的原子级细节。结果表明：玻璃陶瓷中的裂纹扩展路径与原始母体玻璃存在显著差异。在玻璃样品中，洁净裂纹分支似乎由裂纹尖端前方的多重空化事件触发；而在玻璃陶瓷样品中，分支特征表现为玻璃-纳米晶界面处的微裂纹、沿特定晶面的洁净纳米晶解理，甚至因多重微裂纹贯通产生的次生裂纹。此外，纳米晶分布、总体积分数及长径比等因素对主裂纹扩展具有显著影响，可导致截然不同的裂纹形貌模式。
关键词： 二硅酸锂玻璃陶瓷、裂纹分叉、微裂纹、裂纹扩展
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光焊缝形状对单搭接激光焊接头力学性能与疲劳行为的影响
摘要： 传统制造工艺（如弧焊和电阻点焊）仍是连接道路/非道路车辆行业结构部件的主要焊接方法。经过数十年的广泛应用，这些工艺积累了大量数据、经验和认知，为不同接头几何形状建立了丰富的疲劳设计数据库。激光焊接技术凭借其以最小热输入连接薄板结构的卓越能力，在降低变形、提升生产效率方面较弧焊和电阻焊具有显著优势。然而，由于激光焊接接头构型设计的灵活性及对其疲劳行为认知的局限性，亟需建立相应的疲劳设计数据体系。现有研究多聚焦于直线形激光焊缝，关于焊缝几何形状对力学性能及疲劳行为影响的认知仍十分有限。激光焊接接头根部易形成微小缺口状圆角，可能成为应力集中源导致早期裂纹萌生。本研究选取C形激光焊缝作为对比几何形状，与一系列单搭接接头上的直线形激光焊缝进行比较。针对线性焊缝与C形焊缝在不同载荷方向（共3种）及多种R比条件下的疲劳性能开展了系统实验研究并进行对比分析。通过金相学研究揭示了失效模式及焊缝/热影响区的显微硬度变化规律，并采用X射线衍射法详细测量了C形激光焊缝与直线焊缝的残余应力分布特征进行对比。
关键词： 激光焊接，超高强度钢，C形结构，裂纹扩展，高强度低合金钢，裂纹萌生
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过光弹性法检测玻璃激光切割中的内应力
摘要： 激光切割是一种玻璃加工技术，通过激光加热和冷却产生的热应力在玻璃中形成裂纹。在激光切割过程中测量应力对于阐明裂纹扩展机制和解决该切割方法的问题至关重要。本研究采用高速偏振相机测量双折射延迟量，并通过与数值计算结果对比来评估测量值的相关性和准确性。实验过程中还观测到了裂纹尖端处的双折射延迟现象。实验采用CO2激光照射钠钙玻璃进行切割，随后将偏振相机获取的双折射延迟量与方位角数据与数值计算结果进行比对。结果显示裂纹尖端周围的双折射延迟与I型变形导致的应变特征相符。当裂纹尖端接近玻璃边缘时，裂纹扩展被抑制。通过偏振相机观测到的双折射延迟证实：随着裂纹逼近边缘，I型变形逐渐减弱。
关键词： 玻璃、激光切割、裂纹扩展、数值计算、光弹性
更新于2025-09-23 15:19:57
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刚性基底上泡状结构形成过程中热机械分析——基于泡状驱动激光诱导正向转移技术
摘要： 该论文提出了一个玻璃-界面-聚酰亚胺结构的解析模型，用于预测气泡驱动激光诱导正向转移过程中气泡的形成。为研究激光/物质相互作用中聚合物加热汽化的动态过程以及气泡膨胀时玻璃/聚合物界面的裂纹扩展，提出了一种离散准静态分析方法。在断裂力学框架下，计算并引入能量释放率来分析玻璃/聚合物界面的裂纹扩展。此外，基于有限元模型也计算了气泡的膨胀和形成过程，解析预测结果与模拟结果高度吻合。研究表明，气泡高度和裂纹长度对激光能量密度敏感。较高的激光能量密度更容易诱导产生更高的气泡高度。当激光能量密度超过临界值时，裂纹将发生扩展。
关键词： 聚合物、气泡形成、虚拟裂纹闭合技术、气泡驱动激光诱导正向转移、裂纹扩展
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光熔覆司太立6号涂层在制动盘热疲劳中的微观组织演变与裂纹扩展特征
摘要： 为揭示激光熔覆Stellite 6合金组织演化与裂纹扩展机制，开展了淬火热疲劳试验。通过多种检测手段对比观察原始涂层与热疲劳后涂层的差异。结果表明：热疲劳过程中，在快速冷却和热应力驱动下，原始γ-Co基体发生了γ→ε马氏体相变。生成的ε-Co相呈现变体选择现象，符合施密特定律。该ε-Co相中不同滑移系产生的滑移活动在相变期间形成了层错与平面缺陷。此外，{111}γ晶面上的层错促进了定向M7C3细颗粒碳化物的析出。网状共晶结构与γ/ε界面成为热裂纹扩展的通道。
关键词： 马氏体相变、热疲劳、裂纹扩展、司太立6号涂层
更新于2025-09-10 09:29:36