连续球压头压入试验测算压力容器钢断裂韧度方法研究
发布时间：2023-03-31 23:55
现代过程工业装备倾向于大型化,工艺条件趋向于苛刻化,为保证装置的安全运行,结构完整性评估和风险分析技术应用日益广泛。二者分析的基础是在役设备材料力学性能测定。断裂韧度作为材料抵抗裂纹扩展的能力,是设备服役过程中必须重点关注的力学性能指标。因此,研究在役设备无需取样的断裂韧度测试技术,可以在保证装置安全服役的同时获取最大经济效益。针对这一研究热点和难点,作者开展了连续球压头压入试验测算材料断裂韧度机理、临界压入能模型(Critical Indentation Energy,简称CIE模型)修正、常温和高温条件下CIE修正模型验证等研究工作,具体如下:在扫描电镜下观测紧凑拉伸试样、压入试样、拉伸试样、纯剪切试样断口和剖面损伤的微观形貌,表明紧凑拉伸试样和拉伸试样的断口形貌均为微孔聚合型的等轴韧窝,剖面损伤的微观形貌均为球形(椭球形)微孔洞,二者损伤机理相同,基体材料内部夹杂颗粒或二次相粒子在拉伸应力作用下与基体脱粘是微孔洞形核的主要原因。压入试样和纯剪切试样的断口形貌均为剪切韧窝(压入试样倾向于在剪应力作用下开裂,但其处于压缩应力场下,并未产生宏观裂纹),剖面损伤的微观形貌均表现为楔形孔洞...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 压入试验法概述
1.3 断裂韧度压入试验测试方法研究现状
1.3.1 压痕断裂能模型
1.3.2 Haggag断裂韧度模型
1.3.3 临界压入能模型
1.3.4 临界压入应力和临界压入应变模型
1.4 韧性材料微观损伤机理研究现状
1.5 存在问题及研究内容
第2章 试验方法与过程
2.1 试验材料
2.2 常规力学性能试验
2.2.1 拉伸试验
2.2.2 断裂试验
2.2.3 纯剪切试验
2.3 连续球压头压入试验
2.3.1 常温下连续球压头压入试验
2.3.2 高温下连续球压头压入试验
2.4 加卸载拉伸试验
2.5 断口和剖面损伤微观观测
2.6 小结
第3章 有限元模拟方法与过程
3.1 裂纹尖端应力状态的有限元模拟
3.1.1 几何模型和边界条件
3.1.2 材料属性确定
3.1.3 销钉与销孔间的摩擦系数
3.1.4 网格无关性验证
3.2 压头下方应力状态的有限元模拟
3.2.1 几何模型和边界条件
3.2.2 材料属性确定
3.2.3 压头与试样间的摩擦系数
3.2.4 网格无关性验证
3.3 小结
第4章 连续球压头压入试验测算断裂韧度机理研究
4.1 材料断口和剖面损伤微观形貌
4.1.1 紧凑拉伸试样断口和剖面损伤微观形貌
4.1.2 压入试样剖面损伤微观形貌
4.1.3 拉伸试样断口和剖面损伤微观形貌
4.1.4 纯剪切试样断口和剖面损伤微观形貌
4.2 各试样应力状态分析
4.2.1 疲劳预制裂纹尖端应力状态分析
4.2.2 压头下方应力状态分析
4.2.3 拉伸试样应力状态分析
4.2.4 纯剪切试样应力状态分析
4.3 材料断裂(损伤)机理的异同性分析
4.4 临界拉伸损伤度和临界剪切损伤度关联分析
4.5 小结
第5章 临界压入能模型(CIE模型)的修正
5.1 CIE模型存在问题探讨
5.2 临界剪切损伤度的确定
5.3 有效弹性模量的计算
5.4 压痕周边堆积/沉陷现象研究
5.4.1 压痕周边宏观形貌
5.4.2 量纲分析
5.4.3 压痕轮廓曲线的影响因素分析
5.4.4 堆积系数公式推导
5.5 小结
第6章 CIE修正模型的有效性验证
6.1 CIE模型断裂韧度测算结果与标准值对比分析
6.1.1 常规断裂韧度试验结果
6.1.2 CIE模型断裂韧度测算结果
6.1.3 对比分析
6.2 常温下CIE修正模型的有效性验证
6.2.1 常温下CIE修正模型的准确性分析
6.2.2 常温下CIE修正模型的稳定性分析
6.3 高温下CIE修正模型的有效性验证
6.3.1 机架柔度矫正
6.3.2 高温下CIE修正模型的适用性分析
6.3.3 高温下CIE修正模型的敏感性分析
6.4 小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位论文期间发表论文与参与课题情况
附件
本文编号：3776043
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 压入试验法概述
1.3 断裂韧度压入试验测试方法研究现状
1.3.1 压痕断裂能模型
1.3.2 Haggag断裂韧度模型
1.3.3 临界压入能模型
1.3.4 临界压入应力和临界压入应变模型
1.4 韧性材料微观损伤机理研究现状
1.5 存在问题及研究内容
第2章 试验方法与过程
2.1 试验材料
2.2 常规力学性能试验
2.2.1 拉伸试验
2.2.2 断裂试验
2.2.3 纯剪切试验
2.3 连续球压头压入试验
2.3.1 常温下连续球压头压入试验
2.3.2 高温下连续球压头压入试验
2.4 加卸载拉伸试验
2.5 断口和剖面损伤微观观测
2.6 小结
第3章 有限元模拟方法与过程
3.1 裂纹尖端应力状态的有限元模拟
3.1.1 几何模型和边界条件
3.1.2 材料属性确定
3.1.3 销钉与销孔间的摩擦系数
3.1.4 网格无关性验证
3.2 压头下方应力状态的有限元模拟
3.2.1 几何模型和边界条件
3.2.2 材料属性确定
3.2.3 压头与试样间的摩擦系数
3.2.4 网格无关性验证
3.3 小结
第4章 连续球压头压入试验测算断裂韧度机理研究
4.1 材料断口和剖面损伤微观形貌
4.1.1 紧凑拉伸试样断口和剖面损伤微观形貌
4.1.2 压入试样剖面损伤微观形貌
4.1.3 拉伸试样断口和剖面损伤微观形貌
4.1.4 纯剪切试样断口和剖面损伤微观形貌
4.2 各试样应力状态分析
4.2.1 疲劳预制裂纹尖端应力状态分析
4.2.2 压头下方应力状态分析
4.2.3 拉伸试样应力状态分析
4.2.4 纯剪切试样应力状态分析
4.3 材料断裂(损伤)机理的异同性分析
4.4 临界拉伸损伤度和临界剪切损伤度关联分析
4.5 小结
第5章 临界压入能模型(CIE模型)的修正
5.1 CIE模型存在问题探讨
5.2 临界剪切损伤度的确定
5.3 有效弹性模量的计算
5.4 压痕周边堆积/沉陷现象研究
5.4.1 压痕周边宏观形貌
5.4.2 量纲分析
5.4.3 压痕轮廓曲线的影响因素分析
5.4.4 堆积系数公式推导
5.5 小结
第6章 CIE修正模型的有效性验证
6.1 CIE模型断裂韧度测算结果与标准值对比分析
6.1.1 常规断裂韧度试验结果
6.1.2 CIE模型断裂韧度测算结果
6.1.3 对比分析
6.2 常温下CIE修正模型的有效性验证
6.2.1 常温下CIE修正模型的准确性分析
6.2.2 常温下CIE修正模型的稳定性分析
6.3 高温下CIE修正模型的有效性验证
6.3.1 机架柔度矫正
6.3.2 高温下CIE修正模型的适用性分析
6.3.3 高温下CIE修正模型的敏感性分析
6.4 小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位论文期间发表论文与参与课题情况
附件
本文编号：3776043
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3776043.html
