主要因为其优异的耐腐蚀性能而广泛应用于工业领域[1–5]。304 不锈钢是一种奥氏体钢,广泛用于化工厂管道和许多其他可能承受循环载荷的应用。疲劳寿命和裂纹起始位置的预测是工厂结构设计的重要方面。疲劳失效通常是由小于晶粒尺寸的微裂纹的产生引起的,然后微缺陷生长并融合为主要裂纹,接着是主要宏观裂纹的稳定扩展,最后是结构不稳定或完全断裂[6]。奥氏体不锈钢因其优异的力学性能而被广泛用作反应堆冷却剂管道、阀体和容器内部构件的核结构材料[7]。
描述了“3”ABsTnAcT 实验,揭示了 Fe-3Si 钢和普通碳钢板中缺口和裂纹前塑性区的三维特征。这些将平面应力状态定义为施加应力和板强度的函数。它们还为 DM(Dugdale - Muskhelishvili)模型作为平面应力下裂纹的试验性弹塑性解决方案提供了理论依据。描述了一种考虑加工硬化和速率敏感塑性变形的方法的改进方法。这样,无缺口拉伸性能(应力-应变曲线和面积减小)可用于计算塑性区尺寸、裂纹尖端位移和应变、裂纹延伸应力和断裂韧性,与实验结果一致。最后,该方法扩展到延性裂纹扩展,并用于计算
假设线性弹性断裂力学,无论机体几何形状如何,具有相同应力强度因子的两个裂纹将以相同的速率扩展。然而,在 GKN Aerospace,对铸件制成的 C(T) 和 Kb 试样进行疲劳裂纹扩展试验的结果显示,疲劳裂纹扩展速率存在明显差异,其中 Kb 试样中的裂纹扩展速度快于 C(T) 试样中的裂纹。已经研究并量化了这些观察到的差异。对于疲劳裂纹扩展试验,在 R = 0 的脉动拉伸下加载的开裂 Kb 试样的裂纹扩展速度比 C(T) 试样中的裂纹快 3.6 倍,这是在所有试验温度下和材料 Ti-64、Ti-6242 和 IN-718 的平均值。已经使用锻造的 Ti-64 和 IN-718 制成的 C(T) 试样进行了新的疲劳裂纹扩展试验,并将其与锻件制成的 Kb 试样的疲劳裂纹扩展速度进行了比较。发现锻件制成的 Kb 和 C(T) 试样的疲劳裂纹扩展速率差异非常小。
随着钢材强度越来越高、船体受力越来越大,必须采取更多的预防措施来防止断裂。现有方法已经能够确定安全的应力水平/缺陷尺寸组合,前提是缺陷嵌入在标准质量的材料中。然而,这种 LS 并不是唯一的故障源。更可能的来源是位于低韧性非典型区域(如焊缝的热影响区)的裂纹。这样的缺陷将变得不稳定,并在更低的应力水平下开始扩展。那么问题是:从“坏区域”出现的裂纹在到达周围的“好(标准质量)材料”时会被阻止吗?裂纹阻止设计的概念并不新鲜。Pellini 和他在 NRL(l) 的同事多年来一直倡导“裂纹阻止”理念。现在需要的是更精确地描述钢材的止裂能力——类似于佩里尼的FAD(断裂分析图),但要考虑在不同应力水平下被母材和连续焊接影响区域止裂的运行裂纹长度。
第二版于 2016 年出版,共计印刷了 450 份数字版,并从 NIST 网站下载了数千份。第二版比第一版大 15%,包含 300 幅新插图,总共近 1000 个图表。第二版更正了许多小错误和一些大错误,例如对邻近照明的描述。第二版增加了有关断口分析历史的信息,并包含许多更新和新显微镜技术的示例。第二版增加了有关边缘碎裂、热应力和热冲击、压缩断裂、机械疲劳、慢裂纹扩展机制和陡坎的新信息。第二版引入了新术语,包括“阶梯状裂纹”、“远场应力”、“微观结构裂纹”和“格里菲斯缺陷”。第六章“起源”的内容显著扩展,增加了有关气泡、烧成裂纹、尖点和几何尖点的新图表。第二版还添加了许多新的牙科陶瓷和牙科复合材料示例。
假设线性弹性断裂力学,无论物体的几何形状如何,具有相同应力强度因子的两个裂纹将以相同的速率扩展。然而,在 GKN Aerospace,对铸件制成的 C(T) 和 Kb 试样进行疲劳裂纹扩展测试的结果显示,疲劳裂纹扩展速率存在明显差异,其中 Kb 试样中的裂纹比 C(T) 试样中的裂纹扩展得更快。这些观察到的差异已经过研究和量化。对于疲劳裂纹扩展测试,在 R = 0 的脉动拉伸下加载的破裂 Kb 试样的裂纹扩展速度是 C(T) 试样中裂纹的 3.6 倍,在所有测试温度和材料 Ti-64、Ti-6242 和 IN-718 上取平均值。使用锻造的 Ti-64 和 IN-718 制成的 C(T) 样品进行了新的疲劳裂纹扩展测试,并与锻件制成的 Kb 样品的疲劳裂纹扩展率进行了比较。发现锻件制成的 Kb 和 C(T) 样品之间的疲劳裂纹扩展率差异非常小。
定向能量沉积 (DED) 是一种很有前途的增材制造修复技术;然而,DED 易在薄壁部分产生表面波纹(驼峰),这会增加残余应力和裂纹敏感性,并降低疲劳性能。目前,由于缺乏具有高时空分辨率的操作监测方法,DED 中的裂纹形成机制尚不十分清楚。在这里,我们使用在线相干成像 (ICI) 来光学监测表面拓扑并原位检测开裂,结合同步加速器 X 射线成像来观察表面下裂纹的愈合和扩展。ICI 首次实现离轴对准(相对于激光器 24 ◦),从而能够集成到 DED 机器中,而无需更改激光传输光学系统。我们使用单元件 MEMS 扫描仪和定制校准板,实现了 ICI 测量值和激光束位置之间的横向(< 10 µ m)和深度(< 3 µ m)精确配准。 ICI 表面拓扑结构通过相应的射线照片(相关性 > 0.93)进行验证,直接跟踪表面粗糙度和波纹度。我们故意在镍基高温合金 CM247LC 的薄壁结构中植入隆起,在表面凹陷处局部诱发开裂。使用 ICI 现场观察到小至 7 µ m 的裂纹开口,包括亚表面信号。通过量化隆起和开裂,我们证明 ICI 是一种可行的现场裂纹检测工具。
本文利用塑性 CTOD 范围 Δ δ p 研究了 2024-T351 铝合金中的疲劳裂纹扩展 (FCG)。对 12 毫米厚的 CT 试样进行实验测试以获得 FCG 速率,并对圆柱形试样进行实验以获得应力 - 应变环。数值分析在材料、几何形状和载荷条件方面复制了实验工作,但假设纯平面应变状态,以获得 Δ δ p 。使用实验应力 - 应变环拟合材料参数。实验工作表明,随着应力比从 R = 0.1 增加到 R = 0.7 毫米,FCG 速率增加,这表明存在裂纹闭合现象。然而,对裂纹尖端后方第一个节点位置的分析表明,在平面应变状态下没有裂纹闭合,而在平面应力状态下发现最大值 36%。因此,即使在 12 毫米厚的样品中,表面也会影响 FCG 速率。发现 da/dN 与 Δ δ p 之间存在近似线性关系。与其他铝合金的比较表明,材料对 da/dN - Δ δ p 关系有显著影响。从平面应变状态到平面应力状态的变化由于裂纹闭合而降低了 FCG 速率。在平面应变状态下,应力比在 R = 0.1 – 0.7 范围内的影响很小,这也是因为没有裂纹闭合。最后,对塑性 CTOD 和裂纹处的累积塑性应变进行了比较
芯片包装相互作用包装的影响是整体上互连结构遭受特殊的外部应力。以塑料翻转包裹为例;在填充底漆之前,最高的热载荷发生在模具固定期间。对空气间隙结构的CPI效应进行了250°C的反射温度的无PB-焊料。包装中的基板是有机的,模具尺寸为8x8 mm 2。在略有不同的3D有限元模型上,多级子模型技术和VCCT用于计算最外层焊球下相关接口处的裂纹驱动力。[8,9]在蚀刻停止/钝化(ESL)和低k介电或气隙之间,在每个金属水平上放置在每个金属水平上放置的Horizontal裂纹计算错误。每个裂纹宽0.1 µm,长2 µm,在接线方向上延伸,如图4所示。在完整的低K集成方案中,由于SIO2和低K层之间的弹性不匹配,在M3间的裂纹3中,ERR最高。首先检查了空气间隙实施的效果,用于跨层次的全气隙结构,在该结构中,空气间隙取代了M3的所有金属间介电(IMD)。这导致裂纹3中的ERR中的大约5倍急剧增加。应注意的是