AF1410钢的层裂断裂特性研究

金属材料-准静态断裂韧性测试的方法

ICS 77.040.10 Ref. No. ISO 12135:2002/Cor.1:2008(E) ? ISO 2008 – All rights reserved Published in Switzerland INTERNATIONAL STANDARD ISO 12135:2002 TECHNICAL CORRIGENDUM 1 Published 2008-06-01 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ? МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ? ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Metallic materials — Unified method of test for the determination of quasistatic fracture toughness TECHNICAL CORRIGENDUM 1 Matériaux métalliques — Méthode unifiée d'essai pour la détermination de la ténacité quasi statique RECTIFICATIF TECHNIQUE 1 Technical Corrigendum 1 to ISO 12135:2002 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals , Subcommittee SC 4, Toughness testing — Fracture (F), Pendulum (P), Tear (T). Page 1, Clause 2 Replace the reference to ISO 7500-1:— with the following: ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system Delete the reference to Footnote 1) and the footnote “To be published. (Revision of ISO 7500-1:1999)”. Page 13, Figure 6 Add “(not to scale)”. Move the note from under the title of Figure 6 to above the title. Page 16, Figure 9, Footnote d) Replace “on” with “or” to give d Edge of bend or straight compact specimen.

齿轮断裂原因分析

齿轮轴断齿原因分析 概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 C Si Mn S P Cr Mo Al 大0.39 0.31 0.52 0.002 0.06 1.5 0.17 0.85 小0.15 0.25 0.55 0.016 0.013 0.75 0.15 从成份上看，大有材料为38CrMoAl，小的材料为20CrMnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示）

3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 0.30m m

200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌 200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。

(2)小的金相组织 200X 40X 渗层深1.5mm 齿轮渗碳层厚1.5mm，有效硬化层厚0.8mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，

往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。 小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。这种淬火后出现的小裂纹在没有及时回火的情况下，就没法弥补，使疲劳强度和使用寿命降低。表面的这些微小的细裂纹的缺陷的存在致使齿轮在使用的过程中受到拉应力的作用而导致断裂。 5、结论 大：预处理组织不合格导致后序的氮化处理过程中组织应力的作用而产生的裂纹是崩齿的主要原因。

简述断裂构造的控矿研究

简述断裂构造的控矿研究 在控矿因素中，构造极为重要，通过人们长期的生产实践，逐步认识到构造控制着成矿作用 的发生和发展，随着构造物力等方面的深入研究，对构造控矿的作用的认识提高到了一个新 的高度，并逐步应用于成矿预测实践。不同级别的构造控制着许多矿带、矿田、矿床、矿体 及有关岩浆岩带，深入研究构造控矿作用，对有效确定矿床预测评价准则，开创矿产勘查评 价具有重要意义。 一、断裂构造控矿的基本情况 断裂对内生矿产的直接控制：岩浆作用提供成矿物质来源形成的矿床，空间分布明显受断裂 控制；断裂活动不仅为含矿岩浆侵入开辟了上升通道，而且为侵入岩浆及其伴生矿产创造了 冷凝分异和停集赋存场所，导致含矿岩浆岩带、地球化学异常带乃至地球物理异常带的空间 分布与断裂构造带相一致。不同方向的构造-岩浆带的交会点常是成矿有利部位，穿层断裂的 控矿意义已获公认，顺层滑动断裂对矿产的控制作用也不可忽视；褶皱（背斜和向斜）的控 矿作用已有较清楚的认识，但层间滑动正是形成褶皱的决定因素。不同切割深度的隐伏断裂 对内生矿床的控制也日益引起国内外关注，裂谷对内生矿产的控制更为显著，由于裂谷轴部 裂开最深，常出现与镁铁质、超镁铁质岩有关的钒、钛、铁、铂、镍、铜乃至金刚石和铬等 矿藏。 二、断裂构造控矿分布规律 因断裂的空间分布常具规律性，故受其控制的含矿岩浆分布也常在下列部位较为发育：锯齿 状断裂的齿尖或拐折部位；羽状分支断裂与主干断裂交接部位；不同方向断裂带的交会部位；断裂与成矿有利岩层的交接部位；背斜中和面以上的转折端和向斜中和面以下的转折端；不 同构造单元过渡的地段；断裂与褶曲的交会部位等。断裂对外生矿产的间接控制：含油气、 含煤盆地常沿一定方向呈线性展布，反映隐伏深断裂对盆地形成和发育的控制作用。由于深 部地壳和上地幔物质常沿断裂上涌造成地壳厚度减薄，使盆地的展布也常与上地幔隆起带一致。断块的断隆和抬斜运动对古潜山油气藏的形成具有重要意义：不同断裂的交叉部位最易 形成古潜山；古潜山带的走向严格受区域大断裂控制；古潜山的雁行状排列是基底中雁行状 剪切断裂的反映；同生断裂的持续活动过程，既是古潜山幅度增长、面积扩大的过程，也是 古潜山油气运移聚集成藏或使之遭到破坏的重要过程。此外，成矿后断裂对内生矿产和外生 矿产都有破坏作用，也影响矿产的赋存和分布。 三、断裂构造的控矿特征 压扭性断裂构造的控矿特征。构造体系中压性、压扭性构造行迹如冲断层、挤压破碎带和片 理化等常组成规模较大的构造带，在空间构造体系中找有重要地位。总体分为两两种，一是 冲断层控矿特征，属于压性构造行迹。压性断裂面在水平方向和倾斜方向常成舒缓波状，断 层两盘发生相对位移后，断层走向和倾角发生显著变化的地段，往往造成局部张开的空间， 给后期含矿岩浆或为含矿溶液提供上升的通道和沉淀成矿的场所。在压性控矿断裂的局部张 开部位往往可以见到规模和延深均较大的柱状矿体或透镜状矿体。同时，根据断裂面呈舒缓 波状这个规律，就决定了压性断裂面的张开部位是断续相连的，所以矿体具有尖灭在现的现象。因此，在矿体勘探或开采过程中一旦发现压性断裂中矿体尖灭了，但是此断裂并未终止。可以沿断裂的走向和倾斜方向断续追索，在适当距离内可能发现新矿体。如内蒙赤峰元宝山 岩金矿1号带的部分矿体形态体征，平面是舒缓波状成群出现，分支再合。交织成网、岩块 与矿石呈透镜状，平行排列，剖面上成多字型斜列，羽毛状分支小脉发育，显示上盘逆冲。 二是片理化带控矿特征。又称挤压带，常发育在变质岩、泥质或凝灰质岩石中，在其它各种 岩石中亦可见到片理化带，根据岩石所受应力的大小、强弱不同，片理化带的规模大小也不同。片理化带中的矿体往往为规模不大的工透镜体，有时为细小而密集的小矿脉群，小规模 矿体工业值不大。但是断层的某些部位是容矿的良好地段。因此，对找矿勘探工作来说不可

齿轮断裂原因分析

概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al ，小的材料为20 Cr MnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示） 3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm ，渗层硬度801HV 1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌

200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。 (2)小的金相组织 200X 40X 齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。

15-天津地区的断裂构造特征-姜夫爵

天津地区的断裂构造特征 The Feature of Fault Structure in Tianjin 姜夫爵陈敏王正科 （Jiangfujue chenmin wangzhengke） 摘要：通过重磁力资料的处理解释，对天津地区的断裂有了一定的认识，认为主控断裂，具有规模大、控制性强、长期继承性活动的特点。Ⅱ、Ⅲ级断裂多为控制、分割构造单元内部不同类型构造（区带）的分界线，对局部构造单元的形成、发展、演化及沉积建造起着重要的控制作用。多数断裂的活动具有阶段性、长期继承活动的特征，其活动性在不同发展阶段或同一阶段内有所不同。 Abstract: The author considers that the fracture in Tianjin area is the main-controlled fault with the feature of large scale,strong control,long-term inherited activity.Ⅱand Ⅲ grade fault are mainly the boundary of different types structure in the interior of control and partition structural units , which play an important controlling roles in the formation, development, evolution and sedimentary formation of part structure units. Most fault activities with phased, long-term succession characteristics are different in different stages or in the same stage. 关键词：天津断裂构造特征 Key words:Tianjin, Fault Structure,Feature 天津地区的地质构造属渤海湾裂谷盆地，为典型的多旋回盆地，构造演化经历了结晶基底形成及沉积盖层发育的两大旋回。从区域上分析，前人以宝坻—宁河断裂为界，将天津地区的构造分为北区和南区（见插图01）。北区构造隶属于燕山褶皱带蓟宝隆褶带，构造主体呈近东西向展布，主控断裂为近东西向；南区构造主体为北东，次级构造发育。 一、布格重力场特征 由布格重力异常平面图（见插图02）上可以看出，布格重力场值宏观表现为东北、西南高，西北、东南低，布格重力场值在-55～14×10-5m/s2之间变化，重力场最高值位于团泊（西北约3㎞处），布格重力场值约为14×10-5m/s2，布格重力场最小值位于武清县北蔡村(北约3㎞)附近，布格重力场值约为-55×10-5m/s2。 由布格重力异常平面图可以看出，布格重力场值宏观形态表现为“两低、两高”，布格重力异常呈北东向高、低相间排列，它充分揭示了宝坻凸起、冀中坳陷（武清凹陷）、沧县隆起、黄骅坳陷的地质构造特征。依据布格重力场的变化特征

材料的韧性及断裂力学简介

第二节材料的韧性及断裂力学简介 一、低应力脆断及材料的韧性 人们在对船舶的脆断、无缝输气钢管的脆断裂缝、铁桥的脆断倒塌、飞机因脆断而失事、石油、电站设备因脆断而发生重大事故的分析中，发现了一些它们的共同特点： 1.通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的； 2.脆断事故通常发生在比较低的工作温度环境下； 3.脆断从应力集中处开始，裂纹源通常在结构或材料的缺陷处，如缺口、裂纹、夹杂等； 4.厚截面、高应变速率促进脆断。 由此，人们发现了传统设计思想和材料的性能指标在强度设计上的不足，试图提出新的性能指标和安全判据，找到防止脆断的新的设计方法。 传统的强度设计所依据的性能指标主要为弹性模量E、屈服极限σs、抗拉强度σb，而塑性指标延伸率δ和面收缩率φ在设计中只是参考数据，通常还会考虑应力集中现象，即使如此，设计的安全判据仍不足以防止脆断的发生，这说明材料的强度、塑性、弹性这些性能指标还不能完全反映材料抵抗脆断的发生。经过对众多脆断事故的分析和研究，人们提出了一个便于反映材料抗脆断能力的新的性能指标——韧性，从使脆性材料和韧性材料断裂所消耗的能量不同，归纳出韧性的定义为：所谓韧性是材料从变形到断裂过程中吸收能量的太小，它是材料强度和塑性的综合反映。 例如图l-2为球墨铸铁和低碳钢的拉伸曲线，可以用拉伸曲线下的面积来表示材料的韧性，即 图中可见，虽然球墨铸铁的抗拉强度σb比低碳钢高，但其断裂时的塑性应变εp确远较低碳钢小，综合起来看，低碳钢的韧性高。 图1-2 球铁和低碳钢拉伸曲线表示的韧性 材料的韧性可用实验的方法测试和判定。应用较早和较广泛的是缺口冲击试验，这种方法已经规范化。具体方法是将图1-3所示的缺口试样用专用冲击试验机施加冲击载荷，使试 样断裂，用冲击过程中吸收的功除以断口面积，所得即为材料的冲击韧性，以αk表示，单位为J/cm^2。目前国际上多用夏氏V型缺口试样，我国多用U型缺口试样。由于缺口冲击

中小断裂构造特征分析

中小断裂构造特征分析 东荣三矿位于矿区的中部，面积约59平方公里，其中地震勘探面积46 平方公里。地层走向南北，向西倾斜，含煤地层属上侏罗统鸡西群城子河组，其中含煤63层，可采及局部可采煤层14层。全井田由三维地震、钻探、测井、实际揭露等综合手段确定的大小断层500余条，断层破坏了煤层的连续性和完整性，影响采区划分、开拓方式、工作面布置、安全生产，增加煤炭损失量和巷道掘进量，影响煤矿综合效益，严重制约煤矿发展。因此对中小型断层（落差20m以下）的形成机理、解释方法及分布规律进行深入研究和评价，以便指导生产。1 东荣三井田构造的解释与研究本井田位于绥滨～新安镇坳陷带中的东辉——东荣弧形向斜东翼的中段。在新华夏构造体系的改造和东西向挤压应力的作用下形成了正负相间排列的背向斜褶皱，从西向东有福山背斜、福山东向斜、二九一背斜和福山背斜南缘的牵引褶曲等。 1.1 东荣三井田主干断层类型（1）X型断层：主要分布在福山背斜的南北端，由北东、北西向二组断层交叉切割组成。北东向断裂位于东南部边界，与二九一背斜轴向相平行的压性断裂；其次是一系列规模较小、延展不长，有张有压并受旁侧主干断裂所控制的断裂。北西向断裂位于西南部、北部、东北部边界，形成早而活动时间长的区域性压扭性、张扭性断裂；其次是一系列规模较小、延展不长，有张有压并受旁侧主干断裂所控制的断裂。（2）弧形断层：主要分布在福山背斜以东及福山东向斜东翼的浅部，具有压扭性、压性结构面性质，呈向西突出的南北伸展的弧形，特别在福山背斜东翼，形成密集的断裂带，有的属于伴生断裂，有的属于派生断裂，对地层切割非常严重。（3）横张断层：主要分布在福山东向斜的东翼上，形成由北而南的东西向三组断层，其中每组断层又是由2--5条断层组合在一起的断层群，断层带内的构造极为复杂。 1.2断点的识别（1）中小断层在钻孔岩芯中非常明显，既有破碎带的特征、地层倾角的变化及煤层及标志层的层位缺失等现象。（2）中小断层在测井曲线上，主要有以下特征。人工放射性曲线（HGG）常常显示为低密度，高伽玛伽玛异常，因破碎带中，不同岩石的混杂，以及断层界面附近岩石破碎程度的渐变关系，使曲线异常包罗边界反映为渐变。这种破碎性造成异常内显示不稳定的剧变，这与煤层的曲线异常完整性很容易区分。天然放射性曲线（HG）在断层带的曲线特征是低伽玛值，由于岩性的差异曲线表现为杂乱的低异常，顶、底界面不清晰，同厚层砂岩、煤层形成的低异常相比，有很大的差别。视电阻率曲线（DLW）常表现为低异常，因断层带岩性破碎，且含水性好，这也是断裂带的重要标准。东荣矿区综合测井参数呈现的岩石地球物理特征明显，曲线所反映的煤系地层的岩性、岩相特征也很明显。通过曲线对比，可确定断点的存在及断距的大小。（3）地震利用反射界面的连续性，通过有效波组的追踪，确定中小断层，其断点反应清晰可靠。该区有效波T2、T3波组是两组标准波，T2波组相当于14—16号煤层，T3波组相当于30号煤层。波组显示的能量很强，连续性好，当连续波组出现中断时可视为断点。相位错开的时间可换算出断距。通过时间剖面上T2波组的追踪，中小断层有规律的出现，即断层束派生的分支断裂、横张断裂中形成的阶梯式断层群。1.3 中小断层的组合（1）首先通过剖面对比，寻找煤层间距变化异常处、煤层和标志层的缺失段、查找钻孔中岩芯完整性、倾角变化等构造标志作为中小断层存在的依据。（2）将钻探发现的断点，用测井曲线加以验证，查对曲线上是否有断层的标志，以及断点

埕南断层构造特征研究

埕南断层构造特征研究 【摘要】随着勘探程度的提高，岩性油气藏、地层油气藏占探明储量的比例越来越大，而埕南断层上、下盘附近正是岩性油藏和地层油藏发育的有利区带勘探潜力巨大，与埕南断层的活动具有十分密切的关系。首次开展对埕南断层整体、系统的研究，重点是通过对埕南断层断面的构造精细落实，明确了断面的构造特征形态，断面样式和平面展布规律，为该区勘探开发奠定基础。 【关键词】埕南断层；构造特征；断面样式；平面展布规律 随着勘探程度的提高，岩性油气藏、地层油气藏占探明储量的比例越来越大，而埕南断层上、下盘附近正是岩性油藏和地层油藏发育的有利区带勘探潜力巨大，与埕南断层的活动具有十分密切的关系。首次开展对埕南断层整体、系统的研究，重点是通过对埕南断层断面的构造精细落实，明确了断面的构造[1]特征形态，断面样式和平面展布规律，为该区勘探开发奠定基础。 1.埕南断层构造特征描述 1.1 断层的几何要素 断层面。是岩块或岩层断开并籍以滑动的破裂面。 断层线。是断层面与地面的交线，即断层在地面的出露线。 断盘。是断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。 位移。断层两盘的相对运动有位移和旋转。多数断层常兼具有两种运动。断层位移的方向和大小具有重要意义。因此，在断层研究中应注意测定断距。 滑距。指断层两盘实际的位移距离，是根据错动前的一点，错动后成为两个对应点之间的实际距离。 断距。断距是指断层两盘对应层之间的相对距离。不同方位的剖面上断距值不同。垂直于岩层走向的剖面上的断距有： 地层断距。断层两盘上对应层之间的垂直距离。 铅直地层断距。断层两盘上对应层之间的铅直距离。 水平地层断距。断层两盘上对应层之间的水平距离。 1.2 埕南断层定量描述

祁连山地质构造特征研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/3e18137581.html, 祁连山地质构造特征研究 作者：黄瑞琦 来源：《西部资源》2016年第05期 摘要：近年来，诸多地质构造研究人员对祁连山构造特征进行了广泛的研究，这对地质界的进一步发展具有十分重要的影响。同时在研究的过程中，学者们从多个角度对祁连山地质构造进行了研究，如构造岩相带角度、地洼理论角度、多旋回构造角度、地质力学角度等方面。这些有关祁连山的地质构造研究对我国基础地质工作以及矿产勘查评价工作等的进步具有十分重要的影响。而本文将结合前任研究工作的基础对祁连山地质构造的特征进行详细的说明和探讨，以供今后参考使用。 关键词：祁连山；地质构造；特征研究；地质基础工作 多年来，祁连山在多次构造运动的作用下，其构造体系也随之发生一定的变化，多种构造体系的相互交杂组合而成了复杂的祁连山构造景观。而本文将对古河西斜接于天山——阴山、秦岭——昆仑东西走向复杂构造带之间构造体系内容进行特征研究。这种复杂的构造结构体系在志留纪末期的祁连运动中形成并逐渐演化成熟，是N55°～65°W走向的一系列互相平行的褶带及所夹岩块组成的巨型拗褶带。在这次祁连运动对早古代沉积和岩浆岩建造及其有关矿产的分布起到了决定性的作用。另外该构造体系中还包含了下元古界组成的东西向构造行迹的残块，据研究发现，这种构造形成开始于泥盆纪，在白垩纪的祁吕系西翼褶带完成，它的西部位置以弧形切断古河西系，而体系中部位置与古河西系相连接。而陇西系从东段北侧开始插入，这也是祁连山向北东呈凸的帚状构造的主要原因之一。河西系狱古河西系呈反接状态，最终以平行等距的隆起和沉降带而存在。康藏歹字型构造体系将该地区西南部古构造形态造成了一定的影响，并使其改造多，产生一定的歪曲。 1. 构造分区及地质概况分析 在昆仑秦岭地槽褶皱系中，祁连山是其中一个典型的加里东地槽，其褶皱迴返属于陆相泥盆系，在磨拉石建造前就已经形成。北祁连山及河西走廊中下泥盆与古生界及加里东晚期花岗岩存在不整合关系；拉背山见中下泥盆统御中奥陶统也是不整合关系；南祁连山乌兰大坂见上不整合于志留统之上，这也就是说明祁连山在加里东晚期才褶皱成山体，从地槽转变为地台，并在长时间中处于演变构成中，因此晚古生代一中、新生代都属于地台型盖层沉积形式。祁连山以北是塔里木——阿拉善地台，并以大断裂为分界线；南界与东昆仑、西秦岭褶皱系之间也是在大断裂作用下形成的，但是这两者的沉积层是存在差异的，例如欧龙布鲁克隆开始到寒武—奥陶纪时期内属于近地台型的砂页岩、碳酸盐建造，其厚度在700m～2000m之间并与震旦亚界处于假整合关系。而在柴达木北缘和青海南山其主要以华力西和印支褶皱为主，属于北秦岭褶皱带。 2. 古河西构造体系分析

(完整版)断裂力学试题

2007断裂力学考试试题 B 卷答案 一、简答题（本大题共5小题，每小题6分，总计30分） 1、（1）数学分析法:复变函数法、积分变换；（2）近似计算法：边界配置法、有限元法；（3）实验标定法：柔度标定法；（4）实验应力分析法：光弹性法. 2、假定：（1）裂纹初始扩展沿着周向正应力θσ为最大的方向；（2）当这个方向上的周向正应力的最大值max ()θσ达到临界时,裂纹开始扩展. 3、应变能密度:r S W = ，其中S 为应变能密度因子，表示裂纹尖端附近应力场密度切的强弱程度。 4、当应力强度因子幅值小于某值时，裂纹不扩展，该值称为门槛值。 5、表观启裂韧度，条件启裂韧度，启裂韧度。 二、推导题（本大题10分） D-B 模型为弹性化模型，带状塑性区为广大弹性区所包围，满足积分守恒的诸条件。 积分路径：塑性区边界。 AB 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ===212,,0 BD 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ-===212,,0 5分 δ σσσσΓ s D A s D B s B A s BD A B i i v v v v dx x u T dx x u T ds x u T Wdx J =+=+-=??-??-=??-=???)()(1 122112212 5分 三、计算题（本大题共3小题，每小题20分，总计60分） 1、利用叠加原理:微段→集中力qdx →dK = Ⅰ ?0 a K =?Ⅰ 10分 A

令cos cos x a a θθ==,cos dx a d θθ= ?111sin () 10 cos 22(cos a a a a a K d a θθθ--==Ⅰ 当整个表面受均布载荷时,1a a →. ?12()a a K -==Ⅰ 10分 2、边界条件是周期的: a. ,y x z σσσ→∞==. b.在所有裂纹内部应力为零.0,,22y a x a a b x a b =-<<-±<<±在区间内 0,0y xy στ== c.所有裂纹前端y σσ> 单个裂纹时 Z = 又Z 应为2b 的周期函数 ?sin z Z πσ= 10分 采用新坐标:z a ξ=- ?sin ()a Z π σξ+= 当0ξ→时,sin ,cos 1222b b b π π π ξξξ== ?sin ()sin cos cos sin 22222a a a b b b b b π π π π π ξξξ+=+ cos sin 222a a b b b π π π ξ= + 222 2[sin ()]( )cos 2 cos sin (sin )2222222a a a a a b b b b b b b π π π π π π π ξξξ+=++

太原掀斜构造特征及其成因分析

文章编号:1009-6248(2010)03-0041-06 太原掀斜构造特征及其成因分析 王启亮1,员孟超2,王海生3 (1.山西水利职业技术学院,山西运城　044004;2.山西省地球物理化学勘察研究院, 山西运城　044004; 3.山西煤炭地质勘察研究院,山西太原　030001) 摘　要:在对太原掀斜构造形迹分析的基础上,通过节理统计,以板块构造和大陆动力学理论为基础,研究了古构造应力场特征和构造演化历程。结果表明:太原掀斜构造由东山背斜、西山向斜和太原断陷组成。中生代以来的构造演化可分为中生代晚期、古近纪及新生代晚期三个阶段。主体构造,即东山背斜、西山向斜以及相伴生的南北向褶曲等都是在中生代晚期北东—南西向右旋力偶作用下形成。区内等距分布的北东东向至东西向的正断层组等次级构造及太原断陷的雏形形成于古近纪北东—南西向左旋力偶。在新生代晚期北西—南东向拉张应力作用下,太原断陷进一步拉张下陷,形成现今构造格局。不同时期应力场和板块构造动力系统不尽相同,但它们之间有继承的特点,其形成演化与区域大陆动力学条件转化和演化一致。 关键词:构造演化;古构造应力场;构造形迹;太原掀斜 中图分类号:P542 文献标识码:A 太原掀斜构造由东山背斜、西山向斜和太原断陷组成,在以往的构造研究中将其称为“古交掀斜”(山西省地矿局,1989)或“太原西山掀斜”(孔宪祯等,1978)。前者将太原断陷划为晋中新裂陷,且具有多期活动的特点,其形成演化与板内构造体制一致。根据山西板内构造单位划分,太原掀斜构造为山西台隆(Ⅲ)吕梁-五台隆褶带(Ⅳ)内的一个V级大地构造单位,东南以交城大断裂带(含田庄断裂)为界(图1),呈北东向展布,与晋中新裂陷相邻。西界为西社断层、神堂断层、南塔断层、寨立断层,总体呈南北向展布。北界和东北界为隆起带边界,为一个西陡、东和东南平缓的近似三角形的掀斜构造。笔者以交城大断裂带作为Ⅳ级构造单位的界线,而太原断陷为太原掀斜构造的一个更次一级的构造单位。前人对太原掀斜构造存在不同的认识。例如,东山、西山分离的时间,太原掀斜构造在区域构造中的意义,以及与其他地区煤田的对比意义等。所以,对太原掀斜构造的研究,不仅具有区域地质方面的理论意义,而且对于认识西山煤田含煤构造也具有重要价值。 1　构造形迹展布特征 研究区内的地层分布北老南新,总体向南南东缓倾(图1)。太原掀斜构造主体由东山背斜和西山向斜构成,是山西省的重要煤矿区。东山矿区地层总体走向为北北西向,局部受构造影响稍有偏转,背斜较为宽缓,地层倾角为5°～15°;西山向斜为东缓西陡的复式向斜,主要构造格架为南北向构造、北东东向平行断裂及东西向构造。 　收稿日期:2010-03-19;修回日期:2010-06-28 　基金项目:山西省国土资源厅项目“太原东山矿区地质环境调查”(200513) 　作者简介:王启亮(1964-),男,山西临猗人,副教授,硕士,从事环境地质教学与研究。E-mail:w ql.976@163.co m

金属材料的断裂认识

金属材料的断裂 金属在外加载荷的作用下，当应力达到材料的断裂强度时，发生断裂。断裂是裂纹发生和发展的过程。 1. 断裂的类型 根据断裂前金属材料产生塑性变形量的大小，可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂：断裂前产生较大的塑性变形，断口呈暗灰色的纤维状。脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断口平齐，呈光亮的结晶状。韧性断裂与脆性断裂过程的显著区别是裂纹扩散的情况不同。 韧性断裂和脆性断裂只是相对的概念，在实际载荷下，不同的材料都有可能发生脆性断裂；同一种材料又由于温度、应力、环境等条件的不同，会出现不同的断裂。 2. 断裂的方式 根据断裂面的取向可分为正断和切断。正断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向垂直，一般为脆断，也可能韧断。切断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向呈45°，为韧断。 3. 断裂的形式 裂纹扩散的途径可分为穿晶断裂和晶间断裂。穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部，韧断也可为脆断。晶间断裂：裂纹穿越晶粒本身，脆断。 4. 断口分析 断口分析是金属材料断裂失效分析的重要方法。记录了断裂产生原因，扩散的途径，扩散过程及影响裂纹扩散的各内外因素。所以通过断口分析可以找出断裂的原因及其影响因素，为改进构件设计、提高材料性能、改善制作工艺提供依据。断口分析可分为宏观断口分析和微观断口分析。 （1）宏观断口分析 断口三要素：纤维区，放射区，剪切唇。纤维区：呈暗灰色，无金属光泽，表面粗糙，呈纤维状，位于断口中心，是裂纹源。放射区：宏观特征是表面呈结晶状，有金属光泽，并具有放射状纹路，纹路的放射方向与裂纹扩散方向平行，而且这些纹路逆指向裂源。剪切唇：宏观特征是表面光滑，断面与外力呈45°，位于试样断口的边缘部位。 （2）微观断口分析（需要深入研究） 5. 脆性破坏事故分析 脆性断裂有以下特征： （1）脆断都是属于低应力破坏，其破坏应力往往远低于材料的屈服极限。（2）一般都发生在较低的温度，通常发生脆断时的材料的温度均在室温以下20℃。（3）脆断发生前，无预兆，开裂速度快，为音速的1/3。（4）发生脆断的裂纹源是构件中的应力集中处。

齿轮失效分析实例

齿轮失效分析实例 齿轮是传递运动和动力的一种机械零件。齿轮的类型以及特点不仅可决定齿轮的运转特性，并且也决定了它是否会过早地失效。 齿轮失效的类型可划分为四种： (1)磨损失效，是指轮齿接触表面的材料损耗； (2)表面疲劳失效，是指接触表面或表面下应力超过材料疲劳极限所引起的材料失效。进一步又可分为初始点蚀、毁坏性点蚀和剥落。 (3)塑性变形失效，是指在重载荷作用下表面金属屈服所造成的表面变形。它又可进一步分为压塌和飞边变形、波纹变形和沟条变形。 (4)折断失效，是指整个轮齿或轮齿相当大的一部分发生断裂。可以进一步分为疲劳折断、磨损折断、过载折断、淬火或磨削裂纹引起的折断等。 本章主要介绍变速箱齿轮及被动齿轮的失效分析实例，供读者参考。 变速箱齿轮失效分析 1.45号钢齿坯裂纹分析 45号钢齿坯，由φ80mm圆钢落料后直接粗车成外径为φ78mm的柱体形状。其化学成分为：C：0.49％，Mn: 0.68％，Cr<0.2％。热处理工艺过程：在X—45箱式电炉中加热，到温度(820℃)装炉，装炉量109只，保温时间为一小时(工件达到温度后计算时间)，工件用盐水冷却(冷却液不循环)，水温20~30℃。回火温度为520~530℃(零件淬火后隔天回火)。经车削后，发现零件内孔平面和内孔上有较多裂纹，如图1和2所示。 图1 OPI 图象说明： 零件实物经SM-3R型渗透剂着色探伤后宏观形貌。经肉眼与放大镜观察，在齿坯内孔平面与内孔中有距离大致相等的5~6处较长的裂纹，裂纹均由内孔之平面与孔交界处为起始分别向内孔壁与平面扩展；内孔平面上和内孔交界处加工纹路明显且尖锐。

图象说明： 内孔平面试样作金相观察，有 数条裂纹交叉分布，其内充满氧化皮 夹杂。其微观裂纹长度不等，分别为 0.63mm,0.29mm,0.23mm及0.19等。 图2 OMI 200× 2．汽车变速箱齿轮失效 失效齿轮为载重汽车变速箱一挡齿轮，由渗碳钢制造，在进行台架试验时，未达到设计要求就发生断齿现象。 根据断口的形貌可断定该齿轮的断裂为高应力作用下引起的快速断裂。主动齿轮心部断口基本为韧窝，被动齿轮具有准解理断裂形貌，说明主动齿轮韧性较好，但强度较低。显微硬度证实了主动齿轮硬度较被动齿轮低。两只齿轮渗碳层中均有网状渗碳体析出，这将使表层韧性较低，致使在运转过程经受不了启动冲击应力的作用。本次断裂事故是由主动齿轮先断裂，进而引起被动齿轮崩齿，故在被动齿轮上还能看到碰伤的痕迹。因此，可以认为齿轮失效的原因为渗碳工艺控制不当（热处理不当）而引起断齿。 变速箱一挡齿轮发生断齿后的宏观实物如图3所示。主动齿轮及被动齿轮断齿后的宏观断口形貌见图4所示。 图象说明： 变速箱齿轮发生断齿后的宏观 实物形貌。 图3 OPI

疲劳断裂失效分析

1 5.1疲劳断裂失效的基本形式和特征 5.2疲劳断口形貌及其特征 5.3疲劳断裂失效类型与鉴别 5.4疲劳断裂失效的原因与预防 第5章疲劳断裂失效分析 2?按应力循环次数 当Nf＞105时为低应力高周疲劳（通常所指） 当Nf＜10 4时为高应力低周疲劳?按服役的温度及介质条件 机械疲劳、高温疲劳、低温疲劳 冷热疲劳、腐蚀疲劳?基本形式 切断疲劳：面心立方在单向压缩、拉伸及扭转条件下多以切断形式破坏 正断疲劳：大多数的金属构件的疲劳失效都是以此形式进行的，特别是体心立方金属 3 ?疲劳断裂的突发性?疲劳断裂应力很低 ?疲劳断裂是一个损伤积累的过程?疲劳断裂对材料缺陷的敏感性?疲劳断裂对腐蚀介质的敏感性 4 典型的疲劳断口一般有三个区,即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时破断区。疲劳断口的宏观特征与静载破坏的脆性断口相似，无明显的宏观塑性变形。 5 ?疲劳核心是疲劳破坏的起点，它总是位于零件强度最低或应力最高的地方。 ?零件承受弯曲、扭转疲劳负荷时，最大应力区是在零件的表面。 ?零件表面的加工刀痕、凹槽、尖角、台肩等处由于应力集中往往成为疲劳源。 ?如果零件内部存在缺陷，如脆性夹杂物、白点、空洞、化学成分的偏析等，则可能在零件内部产生疲劳源。 1、疲劳核心(或称疲劳源) 6 ù疲劳源的数目可以不止一个，在名义应力较高或是应力集中较为严重时，在高应力区域就可能产生几个疲劳源。 ù疲劳源的位置用肉眼或低倍放大镜就能判断，一般在疲劳区中磨得最光亮的地方。 ù在断口表面同时存在几个疲劳源的情况下，可按疲劳线的密度来确定疲劳源产生的次序，疲劳线的密度越大，表示起源的时间越早。

7 疲劳断口上最重要的特征区域 该区域上常有疲劳断裂独特的宏观标志，如贝纹状、蛤壳状、海滩波纹等。 贝纹线以疲劳源为中心，向四周推进呈弧形线条，垂直于 裂纹扩展方向。 对于光滑试样，疲劳弧线的圆心一般指向疲劳源区。扩展到一定程度时，也可能出现疲劳弧线的转向现象 当试样表面有尖锐缺口时，疲劳弧线的圆心指向疲劳源区的相反方向。 在低周疲劳断口上一般也不常能观察到贝壳状条纹线。 8 $疲劳裂纹达到临界尺寸后发生的快速破断,它的特征与 静拉伸断口中快速破坏的放射区及剪切唇相同,但有时仅出现剪切唇而无放射区。$对于非常脆的材料,此区为结晶状断口，即使是塑性良好的合金钢或铝合金，疲劳断件断口附近通常也观察不到宏观的塑性变形。 9 10 6与静载拉伸断裂时不同，拉压疲劳断裂的疲劳核心多源于表面而不是内部。缺口试样由于缺口根部有应力集中故靠近表面裂纹扩展快，结果形成波浪形的疲劳弧线。高应力导致疲劳稳定扩展区较小，而最终断裂区所占比例较大。 6旋转弯曲的疲劳源区一般出现在表面，但无固定地点，疲劳源可 以为多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。而高应力集中时，最终撕裂面移向中心，呈现棘轮花样。交变扭转载荷也出现这种花样 6双向弯曲的疲劳源区可能在零件的两侧表面，最后断裂区在截面内部。在高名义应力下，光滑的和有缺口的零件瞬断区的面积都大于扩展区，且位于中心部位，形状似腰鼓形。随着载荷和应力程度的提高，瞬断区的形状逐渐变形成为椭圆形。在低名义应力下，两个疲劳核心并非同时产生，扩展速度也不一样，所以断口上的疲劳断裂区一般不完全对称，瞬断区偏离中心位置。 11 D第一阶段为切向扩展阶段。在交变应力作用下，使滑移形成的裂纹源扩展形成可观察的裂纹，裂纹尖端将沿着与拉伸轴呈45°角方向的滑移面扩展。该阶段中裂纹扩展范围较 小，一般在2~5个晶粒之内。 D第二阶段为正向扩展阶段。裂纹从原来与拉伸轴呈45 °的滑移面，发展到与拉伸轴呈90 °，该阶段的断口具有引人注目的独特形态－疲劳辉纹。 D第三阶段是由于裂纹扩展到一定长度后，使构件的有效截面减少而造成的一次性快速断裂，断口特征常为韧窝型撕裂。 12疲劳辉纹的一般特点 （1）疲劳裂纹是一系列基本上相平行的条纹，略带弯曲呈波浪形，并与裂纹局部扩展方向相垂直，其凸弧面指向裂纹扩展方向。 （2）在疲劳裂纹稳定扩展阶段，所形成的每一条辉纹相当于一次载荷循环。辉纹确定了裂纹前沿线在前进时的位置。（3）疲劳辉纹的间距随应力场强度因子而变化，应力越大，间距越宽；反之应力越小，则间距越窄。 （4）疲劳断口的微观范围内，通常由许多大小不同、高低不一的小断块组成，每一小断块上的疲劳辉纹连续且平行，而相邻小断块上的疲劳辉纹不一定连续和平行。（5）断口的两匹配面上的辉纹基本对应。

齿轮的失效分析

潞安职业技术学院毕业论文 齿轮的失效分析 作者：李再蕾 摘要：齿轮传动是目前最重要也是应用最广泛的一种传动形式。由于齿轮在传动过程 中受到各种因素导致齿轮失效，如轮齿折断、齿面疲劳点蚀、胶合、磨损、塑性变形等。 齿轮失效直接影响着机械效能的发挥，亟待解决，本文分析了机械传动齿轮的失效形式 及失效的原因，并列举了实例进行了实例分析。采用化学成分分析、金相检验、硬度测 试等方法，对断裂齿轮进行失效分析，结果表明，失效的齿轮硬度达不到要求、设计图 样和加工工艺不符、金相组织不符合要求、存在偏载和重载现象等，这些都是导致齿轮 失效的直接原因，本文对此提出了相应的解决措施，并指出了齿轮今后的发展方向。 关键词：齿轮失效分析原因措施 第 1 页

潞安职业技术学院毕业论文引言 机械产品的失效分析是一门新的跨学科的综合性技术，在一些国家中已将它作为一门新的独立学科加以研究和发展。这是因为尽管人们所掌握的机械设计、材料、工艺、管理等的知识不断地丰富与深化，所运用的技术手段不断地更新与完善，但机械产品的失效事故仍经常发生，一些重大的失效事件往往会导致生命和财产的巨大损失。所以必须系统地研究机件的失效类型、鉴别失效类型的技术、预测及监控失效的方法，改进与预防失效的措施等。这方面的知识不仅对专业失效分析工作者是不可缺少的，而且对于设计工程师、材料和工艺工程师以及生产管理人员，也是十分必要的。只有对产品一切可能的失效形式、其发生的条件、控制与预防等有深刻的理解，才可以在创造优质产品方面获得成功。这里主要研究的是齿轮的失效分析。 齿轮是机动车辆、农业、矿山、石油机械和机床等多种机械产品必不可少的基础零件，应用范围极广，需用量也大。齿轮在各种机械中要求可靠且精确地传递动力，应具有高的疲劳强度、耐磨性能和加工精度，因而要求较高的制造技术。 目前我国已具有相当大的齿轮生产能力，基本上已能够满足各类机械产品的要求，但在实际使用中普遍反映使用寿命较低。这主要是由于我国的齿轮制造技术与国际先进水平相比差距较大，在齿轮设计、用材、制造以及使用等方面都还存在不少问题。如果对这些问题不作系统的分析研究，找出问题所在，从而提出相应的改进措施，齿轮产品质量就难以得到提高。 通过齿轮的失效分析，可揭示齿轮的失效形式、失效原因、失效机理。通过失效分析可较准确地揭露齿轮在设计、材质、制造工艺、装配和使用等方面而存在的不足之处。将这些信息反馈到有关部门，有助于改进齿轮质量，延长齿轮的服役寿命。 1 齿轮的损伤和失效形式 在机械工程中，齿轮传动应用甚为广泛，并且往往处于极为重要的部位，因此齿轮的损伤和失效倍受人们的关注。齿轮的失效可分为轮体失效和轮齿失效两大类。由于轮体失效在一般情况下很少出现，因此齿轮的失效通常是指轮齿失效。所谓轮齿失效，就是齿轮在运转过程中，由于某种原因，使轮齿在尺寸、形状或材料性能上发生改变而不能正常完成规定的任务。齿轮在运转中，轮齿有多种损 第 2 页

断裂力学习题

断裂力学习题 一、问答题 1、什么是裂纹？ 2、试述线弹性断裂力学的平面问题的解题思路。 3、断裂力学的任务是什么？ 4、试述可用于处理线弹性条件下裂纹体的断裂力学问题两种方法： 5、试述I 型裂纹双向拉伸问题中的边界条件，如何根据该边界条件确定一复变函数，并由此构成应力函数，最后写出问题的解。 6、什么是应力场强度因子K1？什么是材料的断裂韧度K1C？对比单向拉伸条件下的应力及断裂强度极限b，，说明K1与K1C 的区别与联系？ 7、在什么条件下应力强度因子K 的计算可以用叠加原理 8、试说明为什么裂纹顶端的塑性区尺寸平面应变状态比平面应力状态小？ 9、试说明应力松驰对裂纹顶端塑性区尺寸有何影响。 10、K 准则可以解决哪些问题？ 11、何谓应力强度因子断裂准则？线弹性断裂力学的断裂准则与材料力学的强度条件有何不同？ 12、确定K 的常用方法有哪些？ 13、什么叫裂纹扩展能量释放率？什么叫裂纹扩展阻力？ 14、从裂纹扩展过程中的能量变化关系说明裂纹处于不稳定平衡的条件是什么？ 15、什么是格里菲斯裂纹？试述格氏理论。 16、奥罗万是如何对格里菲斯理论进行修正的？ 17、裂纹对材料强度有何影响？ 18、裂纹按其力学特征可分为哪几类？试分别述其受力特征 19、什么叫塑性功率？ 20什么是G 准则？ 21、线弹性断裂力学的适用范围。 22、“小范围屈服”指的是什么情况？线弹性断裂力学的理论公式能否应用？如何应用？ 23、什么是Airry 应力函数？什么是韦斯特加德( Westergaard)应力函数？写出

Westergaard应力函数的形式，并证明其满足双调和方程。