應(yīng)力斷料斷裂工藝機(jī)理及裝備技術(shù)研究.pdf

1、八十年代初甘肅工業(yè)大學(xué)魏慶同教授從斷裂力學(xué)基礎(chǔ)理論引出新的概念,從傳統(tǒng)的防斷裂轉(zhuǎn)為設(shè)計(jì)斷裂,提出了裂紋技術(shù)這一新學(xué)科,并將該理論應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域,產(chǎn)生了一種旨在利用裂紋失穩(wěn)快速擴(kuò)展的新的斷料方法—應(yīng)力斷料法。這一新型的下料工藝方法因其高效、節(jié)能、低耗材、簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn),得到專家們的一致好評(píng)和肯定,被認(rèn)為是一門經(jīng)濟(jì)效益顯著、應(yīng)用前景廣泛的新技術(shù)。
　　應(yīng)力斷料工藝方法為我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。目前,國(guó)外對(duì)該領(lǐng)域的研究還

2、未見報(bào)道,國(guó)內(nèi)的研究已進(jìn)入工業(yè)試驗(yàn)階段。將應(yīng)力斷料工藝方法應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際,對(duì)我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)有重要意義。本論文作為2002年廣西科學(xué)基金項(xiàng)目“應(yīng)力斷料方法的微細(xì)觀損傷斷裂機(jī)理與工程新應(yīng)用研究”的一部分,著重對(duì)應(yīng)力斷料工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面的研究,并構(gòu)想了一種新型應(yīng)力斷料試驗(yàn)機(jī)。具體來說,主要包括以下幾方面內(nèi)容:
　　1.創(chuàng)新地提出了一種基于視頻檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),對(duì)應(yīng)力斷料微細(xì)觀斷裂工藝機(jī)理進(jìn)行研究的新方法。運(yùn)

3、用這一方法在國(guó)內(nèi)外首次精確地測(cè)量出圓棒料當(dāng)宏觀裂紋源產(chǎn)生到完全斷時(shí)的時(shí)間間隔,為斷裂力學(xué)理論:“裂紋失穩(wěn)以亞聲速擴(kuò)展”的論述提供了實(shí)驗(yàn)佐證。利用該方法可對(duì)應(yīng)力斷料全過程進(jìn)行監(jiān)測(cè),并準(zhǔn)確地測(cè)出相關(guān)工藝參數(shù),與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比,該方法具有簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、易實(shí)施、結(jié)果直觀、可信度高的特點(diǎn)。實(shí)踐證明,視頻化檢測(cè)方法是應(yīng)力斷料研究的一種新的、有效的檢測(cè)手段。
　　2.借助視頻檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量技術(shù),通過正交化試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)應(yīng)力斷料多個(gè)工藝

4、參數(shù)進(jìn)行了精確測(cè)定。通過考察多因素共同作用下各工藝參數(shù)的變化情況,分析各因素對(duì)斷裂工藝參數(shù)的影響,進(jìn)而對(duì)應(yīng)力斷料過程中的多因素進(jìn)行優(yōu)化,確定應(yīng)力斷料的最佳工藝條件。
　　3.采用大型有限元分析軟件 ANSYS,解得三維裂紋下的應(yīng)力強(qiáng)度因子;對(duì)承受水平拉伸載荷作用下的切口懸臂試件進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬,給出了適宜于應(yīng)力斷料工藝方法的切口參數(shù);根據(jù)已測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合具體的材料特性和邊界條件,對(duì)應(yīng)力斷料的動(dòng)態(tài)斷裂過程進(jìn)行了有限元模