基于数字图像相关的金属材料低温裂尖张开位移试验测量方法

发布时间：2022-01-09 16:18

　　随着金属材料,尤其是天然气管线钢在高寒低温环境下的广泛应用,研究金属材料的低温断裂失效规律具有重要的科学意义和工程价值。在研究断裂失效规律的指标中,裂尖张开位移（Crack Tip Opening Displacement, CTOD）是预测裂纹扩展的重要断裂参数之一,可用来表征金属材料抵抗裂纹扩展的能力。传统上,裂尖张开位移主要通过载荷-裂纹端部张开位移曲线间接获取而无法直接测量,此外测量裂纹端部张开位移所用的引伸计在低温环境下容易导致漂移,造成测量不准确。针对上述情况,本文基于数字图像相关（Digital Image Correlation, DIC）技术开发了一种金属材料低温断裂韧度CTOD试验测量方法,针对0℃、-20℃、-40℃、-60℃低温环境下,某天然气管线钢材料的裂尖张开位移,进行非接触试验直接测量。将数字图像相关系统和低温试验系统结合使用,透过真空双层玻璃视窗,利用专用摄像机采集低温下三点弯曲断裂试件表面位移数据;运用VIC-2D分析软件,将采集的图片数据与像素之间建立对应关系,在裂纹位置设置几处虚拟引伸计,提取起裂时虚拟引伸计所测量的裂纹张开位移曲线,并运用最小二乘... 

【文章来源】：实验力学. 2020,35(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

三点弯曲试样尺寸(单位:mm)

试验采用液氮作为介质进行试样冷却,并用保温箱系统调节控制温度。在环境温度试样条件下,试验温度误差稳定在±2℃,单位厚度试样在保温箱中的保温时间为1min。根据已选择试样厚度,保温时间为56min左右。低温箱中安装完成的三点弯曲试样如图4所示。图3 金属材料低温CTOD试验装置

金属材料低温CTOD试验装置

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于数字散斑相关法的紧凑拉伸试样断裂韧性实验研究[J]. 邹广平,汪艳伟,唱忠良,周幪幪.  实验力学. 2015(03)
[3]基于数字散斑相关实验测量的材料构型力的计算方法[J]. 于宁宇,李群.  实验力学. 2014(05)
[4]数字散斑相关方法测定岩石Ⅰ型应力强度因子[J]. 代树红,马胜利,潘一山,董子贤.  岩石力学与工程学报. 2012(12)
[5]温度对结构钢材裂纹尖端张开位移（CTOD）的影响分析[J]. 王元清,武延民,石永久,江见鲸.  工程力学. 2006(04)



本文编号：3579040