基于微观机理的钢材及焊缝金属延性断裂研究
发布时间：2021-02-17 02:09
钢材用途十分广泛,一旦发生破坏会造成严重后果,延性断裂是其中一种非常重要的断裂方式,因此,对钢材延性断裂的分析研究及预测是一个十分重要的课题,对于保护人们生命财产安全具有重要意义。国内外众多学者已经进行了一系列研究,取得了丰硕成果,从传统的应力强度因子准则、J积分准则和裂缝尖端张开位移准则等发展到后来的基于微观损伤机理的延性断裂准则,提出了一系列断裂预测模型并取得了较好的断裂预测结果。应力三轴度和洛德角成为描述应力状态的两个重要参数,是目前断裂模型中的主要变量。钢材延性断裂过程包括弹性阶段、强化阶段以及软化阶段,对于前两个阶段,人们研究已经比较充分,而对于软化阶段则研究较少。本文根据前人研究成果,采用综合了各项同性硬化、应力三轴度、洛德角及软化阶段的VMX模型。本文研究单向拉伸问题,介绍了微观损伤机理的基本理论以及相关参数。采用Swift和Voce混合模型对颈缩之后的真实应力-塑性应变关系进行拟合,提高准确性。采用Fortran语言编写VUMAT子程序,将延性断裂发展的各个阶段用程序来实现,在ABAQUS显式分析模块中进行计算。本文分别对9个母材试件和9个焊缝金属试件进行了断裂预测及分...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 研究断裂的传统方法及缺陷
1.2.2 基于微观机制的断裂模型
1.3 本文主要内容
2 微观机制断裂模型理论
2.1 描述应力状态的相关参数
2.1.1 等效塑性应变
2.1.2 应力三轴度
2.1.3 洛德角参数
2.2 断裂预测模型
2.2.1 空穴增长模型VGM
2.2.2 VMX模型
2.3 硬化准则
2.4 软化形式
2.5 VUMAT子程序及算法
2.5.1 应力更新算法
2.5.2 等效塑性应变算法
2.5.3 程序流程
2.6 本章总结
3 强化模型选取及试验模拟验证
3.1 试件设计
3.1.1 光滑圆棒试件
3.1.2 圆周平滑槽口试件
3.1.3 槽板试件
3.1.4 矩形槽口试件
3.1.5 剪拉试件
3.2 试件应力状态分析
3.2.1 母材试件应力状态
3.2.2 焊缝金属试件应力状态
3.3 真实应力应变曲线校准
3.3.1 真实应力应变曲线校准方法
3.3.2 两种硬化模型模拟结果与试验对比
3.3.3 Swift和Voce混合硬化模型与试验对比
3.4 本章总结
4 微观损伤模型断裂预测及分析
4.1 裂缝开展位置的选取
4.1.1 母材试件裂缝开展位置的选取
4.1.2 焊缝金属试件裂缝开展位置的选取
4.2 不同因素对D值变化的影响
4.2.1 指数m对断裂过程影响
4.2.2 临界损伤累积量Dc对断裂过程的影响
4.2.3 单元格划分对断裂过程的影响
4.2.4 质量放大对断裂过程的影响
4.2.5 时长对断裂过程的影响
4.3 断裂预测模型系数校准及断裂预测
4.4 本章总结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q460钢基于微观机制的延性断裂判据研究[J]. 廖芳芳,王睿智,李文超,周天华. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]Q460D高强钢断裂性能试验研究及断裂准则的校准[J]. 廖芳芳,李文超,周天华. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]钢结构节点断裂的研究现状[J]. 廖芳芳,王伟,李文超,周天华. 建筑科学与工程学报. 2016(01)
[4]高强钢在工程结构中的应用进展[J]. 罗永峰,王熹宇,强旭红,刘晓. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[5]Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,石永久,王元清. 土木工程学报. 2012(07)
[6]Q460C高强度钢材焊缝连接循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,王元清,石永久. 建筑结构学报. 2012(03)
[7]Q460C高强度结构钢材循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,王元清,石永久. 东南大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
[9]含MSD铝合金平板的剩余强度试验研究[J]. 王传胜,张建宇,鲍蕊,费斌军. 航空材料学报. 2007(02)
硕士论文
[1]基于微观损伤模型的焊缝金属断裂行为研究[D]. 王开明.北京交通大学 2018
[2]基于微观损伤模型的Q460C钢材断裂行为研究[D]. 陈博林.北京交通大学 2017
[3]钢产量与钢结构建筑用钢量研究与分析[D]. 魏献忠.西安建筑科技大学 2010
[4]基于材料混合硬化模型的辊弯成型过程仿真研究[D]. 王军杰.上海交通大学 2007
本文编号：3037258
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 研究断裂的传统方法及缺陷
1.2.2 基于微观机制的断裂模型
1.3 本文主要内容
2 微观机制断裂模型理论
2.1 描述应力状态的相关参数
2.1.1 等效塑性应变
2.1.2 应力三轴度
2.1.3 洛德角参数
2.2 断裂预测模型
2.2.1 空穴增长模型VGM
2.2.2 VMX模型
2.3 硬化准则
2.4 软化形式
2.5 VUMAT子程序及算法
2.5.1 应力更新算法
2.5.2 等效塑性应变算法
2.5.3 程序流程
2.6 本章总结
3 强化模型选取及试验模拟验证
3.1 试件设计
3.1.1 光滑圆棒试件
3.1.2 圆周平滑槽口试件
3.1.3 槽板试件
3.1.4 矩形槽口试件
3.1.5 剪拉试件
3.2 试件应力状态分析
3.2.1 母材试件应力状态
3.2.2 焊缝金属试件应力状态
3.3 真实应力应变曲线校准
3.3.1 真实应力应变曲线校准方法
3.3.2 两种硬化模型模拟结果与试验对比
3.3.3 Swift和Voce混合硬化模型与试验对比
3.4 本章总结
4 微观损伤模型断裂预测及分析
4.1 裂缝开展位置的选取
4.1.1 母材试件裂缝开展位置的选取
4.1.2 焊缝金属试件裂缝开展位置的选取
4.2 不同因素对D值变化的影响
4.2.1 指数m对断裂过程影响
4.2.2 临界损伤累积量Dc对断裂过程的影响
4.2.3 单元格划分对断裂过程的影响
4.2.4 质量放大对断裂过程的影响
4.2.5 时长对断裂过程的影响
4.3 断裂预测模型系数校准及断裂预测
4.4 本章总结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q460钢基于微观机制的延性断裂判据研究[J]. 廖芳芳,王睿智,李文超,周天华. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]Q460D高强钢断裂性能试验研究及断裂准则的校准[J]. 廖芳芳,李文超,周天华. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[3]钢结构节点断裂的研究现状[J]. 廖芳芳,王伟,李文超,周天华. 建筑科学与工程学报. 2016(01)
[4]高强钢在工程结构中的应用进展[J]. 罗永峰,王熹宇,强旭红,刘晓. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[5]Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,石永久,王元清. 土木工程学报. 2012(07)
[6]Q460C高强度钢材焊缝连接循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,王元清,石永久. 建筑结构学报. 2012(03)
[7]Q460C高强度结构钢材循环加载试验研究[J]. 施刚,王飞,戴国欣,王元清,石永久. 东南大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
[9]含MSD铝合金平板的剩余强度试验研究[J]. 王传胜,张建宇,鲍蕊,费斌军. 航空材料学报. 2007(02)
硕士论文
[1]基于微观损伤模型的焊缝金属断裂行为研究[D]. 王开明.北京交通大学 2018
[2]基于微观损伤模型的Q460C钢材断裂行为研究[D]. 陈博林.北京交通大学 2017
[3]钢产量与钢结构建筑用钢量研究与分析[D]. 魏献忠.西安建筑科技大学 2010
[4]基于材料混合硬化模型的辊弯成型过程仿真研究[D]. 王军杰.上海交通大学 2007
本文编号：3037258
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3037258.html
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