环形裂纹小冲杆试样精度确定和试验研究

发布时间：2017-08-16 13:04

  本文关键词：环形裂纹小冲杆试样精度确定和试验研究

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【摘要】：小冲杆测试可以微损取样评估石化行业在役设备材料劣化性能,具有较好的发展潜力。常规小冲杆试样没有开缺口或者裂纹,评价材料断裂韧性存在困难。对常规小冲杆试样开环形裂纹,符合试样的断裂规律,比其他类型裂纹拘束度高,环形裂纹试样的轴对称结构有利于研究材料断裂韧性。本文通过有限元模拟设计了环形裂纹试样,研究不同裂纹误差因素对试验的影响,讨论了加工方法的可行性问题。进行不同深度环形裂纹试样的小冲杆试验和有限元分析,本文主要的研究成果如下：(1)用有限元分析方法确定了环形裂纹的最优化加工直径φ2mm。(2)提出环形裂纹小冲杆试样裂纹精度范围：裂尖半径范围p5μm,0.5mm深度h1误差小于±2%,缺口宽度10200μm。(3)确定可行的环形裂纹加工方法,提出裂纹加工的定位、对中和深度控制方法。检测发现加工裂纹误差在允许误差范围内。(4)观察不同深度环形裂纹试样的裂纹扩展情况,获得不同深度裂纹试样的启裂点确定方法。以0.5mm深缺口试样为主要研究对象,确定了试样失效模式和裂纹类型比例,获得环形裂纹试样启裂点J积分。
【关键词】：环形裂纹 小冲杆试验法 有限元分析 J积分
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ050.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 符号说明10-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 背景及意义11-12
• 1.2 小冲杆试验方法12-13
• 1.2.1 小冲杆试验原理12-13
• 1.3 小冲杆技术评价材料断裂韧性的研究13-24
• 1.3.1 经验关联法13-15
• 1.3.2 应变能密度法15-16
• 1.3.3 反向有限元法16-17
• 1.3.4 预制裂纹SP试样研究17-24
• 1.4 本文研究内容24-26
• 第2章 环形裂纹SP试样设计26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 试验材料及常规力学性能试验26-30
• 2.2.1 试样材料及取样方向26-27
• 2.2.2 常规拉伸性能测试27-28
• 2.2.3 标准断裂韧性测试28-30
• 2.3 有限元方法分析思路30-33
• 2.3.1 材料参数的确定30-32
• 2.3.2 二维小冲杆有限元模型介绍32-33
• 2.4 有限元方法确定环形裂纹尺寸33-35
• 2.4.1 有限元分析确定环形裂纹直径33-35
• 2.4.2 裂纹深度选择35
• 2.5 环形裂纹SP试样类型35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 SP试样环形裂纹精度确定及加工可行性研究37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 有限元分析确定环形裂纹精度37-45
• 3.2.1 环形裂纹尖端半径允许范围38-42
• 3.2.2 环形裂纹深度允许误差42-44
• 3.2.3 环形裂纹缺口宽度允许范围44-45
• 3.3 环形裂纹加工精度可行性确定45-47
• 3.3.1 裂纹加工方法比较及选择45-46
• 3.3.2 环形裂纹加工精度控制方法46-47
• 3.4 环形裂纹SP试样整个制备方法47-48
• 3.5 环形裂纹SP试样合格性检测48-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 0.5mm深度环形裂纹SP试样试验分析研究52-72
• 4.1 引言52
• 4.2 0.5mm深度环形裂纹试样小冲杆试验52-59
• 4.2.1 SP试验装置52-53
• 4.2.2 环形裂纹SP试样试验方法53
• 4.2.3 SP试验机刚度测试53-54
• 4.2.4 典型环形裂纹SPT曲线解释54-56
• 4.2.5 0.5mm深度环形裂纹SP试验结果56-57
• 4.2.6 0.5mm深环形裂纹试样启裂点确定57-59
• 4.3 0.5mm深环形裂纹SP试样试验模拟和J积分计算59-65
• 4.3.1 三维有限元建模60-62
• 4.3.2 三维有限元模拟分析62-65
• 4.3.3 预制裂纹微试样启裂点J积分计算65
• 4.4 环形裂纹试样断口形貌研究65-68
• 4.4.1 试样断口宏观形貌研究66
• 4.4.2 试样断口微观形貌研究66-68
• 4.5 环形裂纹试样SPT的失效模式分析68-71
• 4.5.1 有限元分析裂尖单元应力68-70
• 4.5.2 环形裂纹SPT裂纹类型比例计算70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第5章 不同深度环形裂纹SP试样试验分析研究72-80
• 5.1 引言72
• 5.2 不同深度环形裂纹试样试验结果72-78
• 5.2.1 不同深度环形裂纹试样SPT曲线72-74
• 5.2.2 不同深度环形裂纹试样断口形貌比较74-75
• 5.2.3 其他深度裂纹试样启裂点分析75-78
• 5.3 不同深度环形裂纹试样试验与有限元模拟比较78
• 5.4 本章小结78-80
• 第6章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 在读期间研究成果87

【参考文献】

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本文编号：683414