压力容器用钢冲击吸收能量的压入试验确定方法研究

发布时间：2020-05-24 01:12

【摘要】：随着世界经济发展,工业界对设备安全性、稳定性的要求越来越高,这就要求科技工作者们在应用传统的无损探伤技术保证缺陷的检出外,还需要探索出一条检测服役设备材料性能变化的途径。冲击吸收能量作为一种应用广泛、重点关注的力学性能指标,在设备的安全运行过程中至关重要。但传统的试验方法,需要对设备进行破坏性取样,往往无法应用于服役设备,只能作为事故发生后的测试手段;而现有的测算方法,又需要相对冲击吸收能量更为复杂的材料参数作为测算基础。这导致了冲击吸收能量的进一步有效应用十分受限。因此,研究一种可以应用于服役设备在线检测冲击吸收能量的方法,就成为了不少研究者关注的焦点。针对这一问题,作者开展了自动球压痕压入试验测算压力容器用钢冲击吸收能量的方法研究,并对该方法进行了试验、模拟验证,得到了以下成果:1、对常见压力容器用钢 SA508-3、SA516Gr70、30408、18MnMoNbR 和 Q345R进行压入、快速拉伸、夏比冲击、冲击止裂等试验,得到了中应变率下这几种材料的应力-应变曲线,实际观测到了冲击试样的启裂位置;2、结合压入、快速拉伸、冲击等试验中材料损伤的物理本质,探索其关联性,成功的利用快速拉伸、剪切试验,将冲击与压入试验关联了起来;3、建立了一种通过压入试验测算金属材料冲击吸收能量的方法;4、通过试验对以上测算方法进行了验证,证明了本方法的有效性,结果显示,在采用平均冲击启裂功占比测算时,SA508误差36.94%,其余材料不超过20%;在采用各材料自身冲击启裂功占比测算时,误差均在11%以内。得出该方法准确性对大多数材料较好,且未来可以通过建立数据库进一步提高精度的结论;该测算方法稳定性较好,引入5%的随机误差后引起的结果变化不超过6%,足以满足工程上对测试方法稳定性的需求。
【图文】：

预测过程,吸收能量,转变温度,模型参数

２００４年，Ｄｕｎｎｅ等人通过测定淬火回火钢和焊接钢的化学成分、微观组逡逑织参数及夹杂物尺寸，建立了基于人工神经元网络的钢材冲击吸收能量的预报模逡逑型，该方法预测过程如图１－２所示。然而，虽然该研宄建立了预报模型，由于该逡逑模型较为复杂，输入参数较多，该模型主要用于优化工艺参数及合金成分分析设逡逑计，而并未广泛应用于冲击吸收能量的预测。逡逑２００６年，，重庆大学的陈民铀与谢菲尔德大学的ＬｉｎｋｅｎｓＰｌ合作研宄了基于神逡逑经模糊模型的冲击吸收能量预测方法，该研宄除了处理材料成分信息，还将钢材逡逑生产时的工艺参数一一包括板坯加热温度、终乳温度等一一纳入了考量，并能在逡逑４逡逑

示意图,实验装置,示意图,应变率

逡逑ＳＨＰＢ实验装置示意图如图１－４所示，试验时子弹由左侧射出，撞击入射杆，逡逑以此产生一个在入射杆－试件－透射杆－吸收杆－阻尼器之间往复的应力波，贴在入逡逑射杆和透射杆上的应变片会记录下过程中的应变信号，并通过它来计算材料的动逡逑态性能参数［８１］。逡逑子旁平源入封ｆｆ邋Ｅ．变片逦玟件逦Ｅ变片违射杆逦吒￥忏＿＿逡逑ｆｊ＇ｓｉｇ逦——逡逑玉据￡最与处ｉＳ］逡逑图１－４邋ＳＨＰＢ实验装置示意图？逡逑而在材料动态性能的探索过程中，相比于高应变率，中应变率材料性能的获逡逑取更加困扰着研究者们［７＾８４］：首先，相比于高应变率实验时使用的Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ逡逑杆实验装置，中应变率实验的设备远不够普及；其次，中应变率实验时需要高速逡逑加载，这会在夹持端产生惯性效应，使得试验中载荷、位移数据难以准确获取；逡逑最次，目前尚没有通用的测试数据处理方法。针对这些问题，２０１５年，白春玉等逡逑人［８５］研宄了如何使用ＩＮＳＴＲＯＮ高速材料实验机
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH49;TG142

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