Ⅰ型裂纹准静态断裂的理论表征与延性断裂韧性试验新方法
发布时间:2021-07-22 15:08
延性材料的单轴应力应变关系和断裂韧性(如J阻力曲线)是结构安全评定的基础内容,一直是结构完整性研究的重点和难点。随着小尺寸结构件的广泛应用和对服役构件进行微损或无损试验日益迫切的需要,采用小尺寸试样来获取延性材料力学性能及实现结构安全评价有重要学术价值和工程意义。本文在3个方面开展了深入细致的创新研究:基于不同几何构型的Ⅰ型裂纹试样测试材料断裂韧性的方法;基于传统小冲杆试验和圆片小试样侧压试验获取延性材料单轴等效应力应变关系曲线的方法;基于小试样破坏试验获取延性材料临界破断准则和延性断裂韧性的方法。主要完成了以下工作:(1)基于能量等效方法,提出了描述不同几何构型Ⅰ型裂纹试样的半解析载荷P与位移h关系(Semianalytical load vs.displacement,S-LD)模型和半解析J积分与载荷关系(Semianalytical J-integral vs.load,S-JL)模型,并借助简单有限元分析(Finite element analysis,FEA)标定了模型常数;对紧凑拉伸(Compact tension,CT)、内缺口C形拉伸(C-shaped inside ...
【文章来源】:西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:123 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
试样临界韧性JC随厚度变化情况
图中△L 等同于本文所述试样的加载线位移 h。当试验测得裂纹试样的 P~h 曲线后,代入图1-3,通过各交点可获得试样对应的 J 积分和实时裂纹长度,进一步可获取试样完整的J 阻力曲线。类似的,Yagawa 等[94, 95]借助 EPRI 手册思路,利用三维有限元精细分析得到了表面裂纹试样控制点的 J 积分表达式,并成功用于描述试样的裂纹扩展行为。Qian 等[96, 97]根据 EPRI 手册思路利用有限元精细分析对多种试样 J 阻力曲线进行了求解,得到了有一定意义的结果。但上述方法求解弹塑性问题时存在明显缺点,如方法的理论性不足,需要借助大量有限元精细分析来确定试样的弹塑性关系
(e) Mini-SEB图 3-5 5 种裂纹试样试验照片图 3-5 给出了 CT、CIET、COEC、SEB 和 Mini-SEB 试样与夹具及位移引伸计安装的试验照片。针对 Cr2Ni2MoV 和 26NiCrMoV11-5 钢,图 3-6 和图 3-7 分别给出了在相同几何尺寸下由 S-LD 模型预测的及试验获得的 CT 试样 P~h 曲线,两类曲线在分离点之前密切重合,可见在试样裂纹发生扩展之前,经受了有限元数值分析的 S-LD 模型也得到了试验的验证支持。图 3-8 和图 3-9 分别给出了上述两种材料通过 FT-TEE 方法和传统载荷分离方法获取的 J 阻力曲线,可以看到,针对不同裂纹长度的 3 个 CT 试样,
【参考文献】:
期刊论文
[1]延性材料断裂准则与平面应变断裂韧度[J]. 韩光照,蔡力勋,姚迪,于思淼. 航空学报. 2018(08)
[2]基于试验与有限元耦合技术的延性材料全程单轴本构关系获取方法[J]. 姚迪,蔡力勋,包陈,吉昌兵. 固体力学学报. 2014(03)
[3]直流电位法自动检测高温疲劳裂纹长度的研究及应用[J]. 丁传富,王亮,刘建中. 实验室研究与探索. 2007(10)
博士论文
[1]面内/面外统一拘束参数及其与材料及焊接接头断裂韧性的关联[D]. 杨杰.华东理工大学 2014
[2]材料力学测试技术中的理论方法与实验应用[D]. 包陈.西南交通大学 2011
本文编号:3297382
【文章来源】:西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:123 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
试样临界韧性JC随厚度变化情况
图中△L 等同于本文所述试样的加载线位移 h。当试验测得裂纹试样的 P~h 曲线后,代入图1-3,通过各交点可获得试样对应的 J 积分和实时裂纹长度,进一步可获取试样完整的J 阻力曲线。类似的,Yagawa 等[94, 95]借助 EPRI 手册思路,利用三维有限元精细分析得到了表面裂纹试样控制点的 J 积分表达式,并成功用于描述试样的裂纹扩展行为。Qian 等[96, 97]根据 EPRI 手册思路利用有限元精细分析对多种试样 J 阻力曲线进行了求解,得到了有一定意义的结果。但上述方法求解弹塑性问题时存在明显缺点,如方法的理论性不足,需要借助大量有限元精细分析来确定试样的弹塑性关系
(e) Mini-SEB图 3-5 5 种裂纹试样试验照片图 3-5 给出了 CT、CIET、COEC、SEB 和 Mini-SEB 试样与夹具及位移引伸计安装的试验照片。针对 Cr2Ni2MoV 和 26NiCrMoV11-5 钢,图 3-6 和图 3-7 分别给出了在相同几何尺寸下由 S-LD 模型预测的及试验获得的 CT 试样 P~h 曲线,两类曲线在分离点之前密切重合,可见在试样裂纹发生扩展之前,经受了有限元数值分析的 S-LD 模型也得到了试验的验证支持。图 3-8 和图 3-9 分别给出了上述两种材料通过 FT-TEE 方法和传统载荷分离方法获取的 J 阻力曲线,可以看到,针对不同裂纹长度的 3 个 CT 试样,
【参考文献】:
期刊论文
[1]延性材料断裂准则与平面应变断裂韧度[J]. 韩光照,蔡力勋,姚迪,于思淼. 航空学报. 2018(08)
[2]基于试验与有限元耦合技术的延性材料全程单轴本构关系获取方法[J]. 姚迪,蔡力勋,包陈,吉昌兵. 固体力学学报. 2014(03)
[3]直流电位法自动检测高温疲劳裂纹长度的研究及应用[J]. 丁传富,王亮,刘建中. 实验室研究与探索. 2007(10)
博士论文
[1]面内/面外统一拘束参数及其与材料及焊接接头断裂韧性的关联[D]. 杨杰.华东理工大学 2014
[2]材料力学测试技术中的理论方法与实验应用[D]. 包陈.西南交通大学 2011
本文编号:3297382
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