[00803849]电磁热效应裂纹止裂的理论与实验研究

该项目在三项国家自然科学基金的资助下自1998年至2009年历经十年时间，从理论分析，实验验证和数值运算三个方面研究了带有裂纹的金属构件电磁热效应裂纹止裂的基本原理、实验技术和生产应用的可能性，展现出这一课题研究结果具有美好的应用前景。课题项目负责人于1996年在《力学进展》上发表了“磁弹性、热磁弹性理论及其应用”的文章(力学进展，1996，vol.26N3：389-406)。获国家自然科学基金的资助《磁弹性、热磁弹性在裂纹止裂中的应用》(编号：19772046)。分别从理论、实验和数值模拟三个方面进行了研究，取得的研究成果证明：相对于传统的裂纹止裂方法而言，电磁热效应裂纹止裂是一种简便、适用的新方法，可以广泛地应用在提高金属构件使用寿命。在理论研究方面，研究了含裂纹导体在通电瞬间，裂纹尖端的温度场和应力场，以及各参数变化对压应力场、温度场的影响。在自制的ZL-1、ZL-2的止裂装置上成功地实现了带有裂纹的金属薄板的止裂实验，同时模拟计算了理论分析和实验的结果。在国家自然科学基金的资助下，开展了《大型金属构件电磁热裂纹局部跨越止裂的研究》(项目编号：50275128)，该项目的研究取得了以下研究成果：1.对于带有裂纹的金属构件可以实施局部跨越止裂，给出了通电瞬间裂纹处的温度场、温度梯度场、应力场和相变应力场的计算公式及计算结果。建立了电热应力强度因子的概念，定义了在外载荷和电热效应共同作用下的断裂韧性。2.通过实验研究，证实了理论研究的结果，发现通电迸发爆炸瞬间，裂纹前缘发生了冲击淬火，裂尖边缘陡峭的温度梯度使金属组织细化、产生了相变增韧，在裂纹前缘形成了坚韧的白亮层组织包围圈，对裂纹扩展起到了遏制和屏蔽的作用。3.给出了带有裂纹的大型金属构件实施电热裂纹止裂的技术条件工艺规程及实施方案。4.改进放电装置，增加放电功率，对各种不同材料、不同裂纹分布形式的构件实施跨越止裂的理论计算、数值模拟及实验研究。