由于制造缺陷、疲劳及腐蚀等原因,缓冲液压缸在服役过程中内壁会产生轴向裂纹,严重影响液压缸的结构强度、缓冲性能和使用寿命。通过AMESim液压仿真平台建立缓冲系统模型来模拟实际工况,将缓冲油压作为有限元分析的初始载荷,建立缓冲缸有限元模型和裂纹扩展模型,研究不同初始裂纹形状、裂纹位置对疲劳寿命的影响,并分析裂纹前缘动态应力强度因子和裂纹形貌的变化。结果表明无缺陷的油缸完全能承受缓冲压力;裂纹初始长度一定时,随着深长比增大,裂纹前缘应力强度因子会整体增大,裂纹扩展速度加快;不同深长比的初始裂纹经过多次循环载荷后都更倾向于在长度方向快速扩展;缸体内不同位置的裂纹疲劳寿命存在较大差异,在壁厚较小的边角位置,疲劳裂纹扩展寿命最短。

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹T型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端应力强度因子,探寻T型焊接接头的结构参数发生变化时,对相同载荷条件下表面裂纹应力强度因子的影响规律。采用研究结果指导T型焊接接头的设计,提高焊接机械结构的疲劳强度和可靠性,降低断裂事故的发生。

地铁闸机齿轮是闸机的关键零件,预测其产生裂纹后的疲劳寿命对闸机的运行维护具有重要意义。基于扩展有限元法(XFEM),利用ABAQUS软件对地铁闸机齿轮裂纹扩展过程进行了仿真,根据裂纹扩展轨迹求解应力强度因子,采用Paris幂函数式获得裂纹扩展寿命;分析了齿轮不同啮合位置、不同阻力矩和不同裂纹初始位置情况下,应力循环次数与裂纹扩展长度间的关系;采用逐步回归分析法和灰度关联法,获得了地铁闸机齿轮裂纹扩展与剩余寿命预测模型。

用有限元软件ABAQUS结合三维断裂力学软件FRANC3D,建立了轮轨裂纹三维有限元模型,依据断裂力学原理对含有裂纹的轮轨模型进行数值模拟,分析了不同工况下的车轮裂纹扩展行为。结果表明,在裂纹的中间段,裂纹扩展速率随着裂纹长度的增大有“先快后慢”的现象,两端段反之;裂纹角为30°时的裂纹尖端应力强度因子(SIF)最大,裂纹更容易扩展;裂纹尖端应力强度因子随着轴重几乎呈线性增加;裂纹深度的增加,应力强度因子先增大,后逐渐减小,且处于接触斑附近的裂纹更容易扩展。

本文介绍了微机采样的交流电位裂纹监测系统,并将这套测试系统应用于技术要求较高的切口根部疲劳裂纹早期扩展的测试中。实验结果证明这套裂纹测试系统不但具有较高的分辩率、精度和稳定性,而且处理实验数据十分方便。

本文就SS1200－N离心机的主轴的疲劳断裂，分析了其应力分布的特点，运用扫描电镜，X-射线能谱，原子吸收光谱仪等，在应力集中区内找到了由夹杂物形成的微裂纹，并对其扩展的原因进行了研究；对原有设计、用材提出了改进意见．

仪器化冲击试验机的发展使冲击试验过程可视化、定量化、数字化。通过对数千次冲击试验的曲线及数据分析，体会到除总冲击功外，还有屈服力、最大力、稳定裂纹扩展的出现、不稳定裂纹扩展起始力及终止力、试样弯曲位移、冲击过程的时间等大量数据，可供人们更准确、定量地进行金属材料力学性能的比较分析与评价。对金属材料制造技术的研究开发和最佳轧制工艺的确定，具有重要价值。

生坯加工是粉末冶金零件制造的一种重要方式,其加工过程中极易产生裂纹和边崩等缺陷.为了获得高完整性的已加工表面,文中研究了粉末冶金生坯边位印压时裂纹的产生和扩展行为.结果表明：当印压载荷达到某一临界值时,裂纹萌生,并沿印压速度方向近似呈直线缓慢扩展,然后转向试件外表面扩展,直至被裂纹包围的块状材料脱落;裂纹微观上呈锯齿形,与印压速度方向存在一小的夹角,锯齿形裂纹未深入到已加工表面;裂纹扩展角随压头楔角的增加而降低,随印压厚度的增加基本不变;裂纹长度随印压厚度的增加而显著增加;当压头楔角小于70°时,裂纹长度随压头楔角的增加而增加,当压头楔角大于70°时,裂纹长度基本保持不变.

强化研磨能在轴承表面产生残余应力，为了研究此残余应力对轴承滚珠滚道接触应力及对轴承裂纹扩展速度的影响，首先从理论上分析了滚珠滚道的接触应力，再利用有限元分析软件分析了残余应力对轴承滚珠滚道接触应力的影响。结果表明：有残余应力和没有残余应力相比的内外套圈接触应力，接触应力增加或减少的量均不超过7.3%，这说明周向（切向）的残余应力对轴承滚道接触应力的影响较小，而轴向的残余应力对滚道接触应力的影响亦如此。最后利用FRANC3D分析了残余应力对裂纹扩展速度的影响，结果表明：残余拉应力增加了裂纹前缘的SIF，残余压应力减少了裂纹前缘的SIF。

应力强度因子是研究断裂问题的重要参量,可以度量和控制裂纹的发生发展,对研究裂纹的疲劳损伤及预估寿命具有重要意义。为了研究直齿圆柱齿轮三维裂纹应力强度因子的变化规律,利用Abaqus建立了含半椭圆形初始裂纹的三维有限元模型,计算了半椭圆形裂纹前缘应力强度因子,分析了裂纹大小、形状以及载荷变化对裂纹前缘应力强度因子的影响规律。结果表明,齿根裂纹在扩展过程中主要表现为张开型裂纹;随着载荷的增大,应力强度因子KI不断增大,但其分布规律保持不变;在载荷不变的情况下,KI随着裂纹尺寸的增大而增大;在建立的半椭圆形裂纹中,随着长轴的增加,裂纹前缘上的KI波动逐渐变小。