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    探究氧化鋁陶瓷邊緣碎裂的損傷規律

    發布日期:2015年7月28日

    為探究工程陶瓷邊緣碎裂損傷規律與機理,以氧化鋁陶瓷的單晶壓痕邊緣碎裂為平臺,應用微機控制電子萬能試驗機施加載荷,應用聲發射設備監測其損傷過程中的聲發射信號,建立基于聲發射信號參數的灰色—尖點突變理論模型,通過分析損傷過程中的加載特征和聲發射信號特征,從損傷演化過程的角度揭示氧化鋁陶瓷邊緣碎裂的損傷規律。結果表明:

    (1)氧化鋁陶瓷的邊緣碎裂由一系列不連續的突變過程組成,其損傷演化過程依次經歷了穩定不穩定一穩定-不穩定-穩定-不穩定……多個突變階段,具有顯著的突變特性。應用基于累積計數和累積能量的灰色一尖點突變理論模型可較好的描述其損傷演化過程的突變狀態。

    (2)在氧化鋁陶瓷邊緣碎裂的穩定階段,材料內部微裂紋的擴展速度和強度比較平和,計數率和釋能率的變化較為平穩,分叉集方程大于0;在邊緣碎裂的突變階段,陶瓷材料內部的微裂紋擴展速度和強度劇然增大,計數率和釋能率均會出現較大的峰值,且在邊緣碎裂的瞬間,計數率和釋能率達到其最大值。材料內部發生突變時,分叉集方程小于0。

    (3)隨著外加載荷的不斷增加,陶瓷材料內部會不斷產生小的突變,但在臨界載荷之前,這些突變強度不大,不會對材料性能產生宏觀影響。當外加載荷達到某一臨界載荷時,陶瓷邊緣會瞬間產生碎裂,整個損傷過程具有顯著的突變特性。應用基于聲發射累積計數和累積能量的灰色-尖點突變模型可對氧化鋁陶瓷邊緣碎裂的損傷演化過程進行預測,并為制定相關的預防措施提供理論依據。

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