厚壁圆筒形几何体的断裂韧性测定与超声波对裂缝测量

采用从厚壁圆筒形Ni-Cr-Mo钢锻件上切取的“C”形试样进行了断裂韧性试验。所测定的临界K_1值在整个试样尺寸范围内实质上是恒定的,并与材料已知的K_(1c)值很好地符合。在断裂韧性试验过程中,采用超声脉冲反射法进行了裂缝长度的连续测量。根据这些超声波测量值和从柔度分析计算得出的裂缝扩展量,以及以前关于“C”形试样的工作,推荐了用于“C”形试样的K_(1c)试验程序。     

试样几何尺寸对347L材料断裂性能的影响

开展了347L不锈钢材料紧凑拉伸试样在不同厚度及裂纹长度下的断裂韧性试验研究，并通过有限元分析了上述试样的拘束水平，建立了表观断裂韧度J_Q0.2BL与裂尖拘束Q的关联方程。结果表明：试样的断裂韧性J_Q0.2BL值随试样厚度增大而减小，1C(T)试样的J-R曲线基本不随初始裂纹长度改变而发生变化，受初始裂纹长度影响的1/2C(T)试样的J_Q0.2BL值随裂尖Q减小而增大。研究结果对于材料断裂韧性测试以及含缺陷结构安全评价具有参考意义。     

1Cr11Ni2W2MoV钢疲劳裂纹闭合与试样类型的相关性

压力容器材料的疲劳裂纹扩展门槛值在预测服役寿命方面具有重要意义,而门槛值的准确测定常受到裂纹闭合的影响。为了验证采用角裂纹(CC)试样测定疲劳裂纹扩展门槛值时是否受裂纹闭合影响,采用1Cr11Ni2W2MoV钢加工了角裂纹试样和紧凑拉伸(C(T))试样,在室温下开展了疲劳裂纹扩展门槛值试验,并测定了门槛值对应的载荷-裂纹张开位移曲线。通过扫描电子显微镜对断口形貌中由裂纹闭合产生的磨损痕迹进行了观察。结合试验结果分析了两种试样类型的裂纹闭合程度及成因。通过CC试样测定的门槛值与C(T)试样相近或更小。在所测试4个CC试样中,仅有一个出现了足以影响裂纹扩展驱动力的裂纹闭合现象,而在所有测试的C(T)试样中均观察到了裂纹闭合。CC试样可用于疲劳裂纹扩展门槛值试验,并在当前试验条件下获得了接近理想门槛值的结果。     

基于小尺寸试样的主曲线参考温度T_0的确定方法

采用16MnR钢进行了标准1英寸,0.5英寸和预制裂纹的夏比尺寸三点弯试样的断裂韧性试验,得到了试样尺寸对主曲线参考温度T0的影响。发现0.5英寸试样在满足ASTM E1921标准的情况下,所确定的T0明显低于标准1英寸试样确定的T0,表明ASTM E1921限定试样变形极限的M值不够保守,且夏比尺寸试样无法计算T0。提出了Beremin模型的拘束度修正,经过修正大幅缩小了小尺寸试样确定的T0与1英寸试样确定的T0之间的差异。     

高速钢的断裂韧性试验

本文从M2、T1、A2和S1工具钢上制取断裂韧性试样,经不同的热处理后,在硬度不太低的情况下进行高韧性试验。采用了三点弯曲、缺口裂开位移的方法得到平面应变断裂韧性K_(1c),并靠在已加工缺口的根部打电弧来制造要求的疲劳预裂纹。     

材料的蠕变断裂韧性及影响因素分析

采用直流电位法进行2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性试验研究；建立了由试验数据确定材料蠕变断裂韧性的计算式；探讨了试验温度和时间对材料蠕变断裂韧性的影响规律。结果表明，2．25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性随着时间增长而减小，随温度升高而增大。基于蠕变裂纹扩展参量的蠕变断裂韧性估算式可以得到与试验结果相一致的预测值，并具有合理的保守性。     

VC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响

采用热压烧结法制备了不同VC含量的Ti(C0.7N0.3)-(Ni-Co)-Cr2C3-VC系Ti(C,N)基金属陶瓷,通过扫描电镜观察了组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用压痕法测得试样硬度和断裂韧度;分析了VC含量对材料力学性能和断口形貌的影响。结果表明:材料的断裂均以沿晶断裂为主,随着VC含量的增加,材料的抗弯强度呈下降趋势,而硬度和断裂韧性呈上升趋势;VC含量为16%时,试样的综合性能最好。     

预加载提高裂纹体脆断韧性主要原因的研究

本文针对一般认为的预加载提高裂纹体脆断韧性的三个因素:加工硬化、裂纹钝化和残余压应力进行分析,分别对预拉伸试样、开不同切口直径的试样以及预加载后除应力的裂纹试样进行试验,测定了它们在低温时的J_(1c),测定不同顶拉伸量对解理应力和屈服强度的影响并作了金相和电镜观察。实验结果表明,裂纹顶端存在的残余压应力是提高低温下解理断裂韧性的主要因素;裂纹只有钝化相当大时才能提高材料低温断裂韧性,它不是预加载提高低温韧性的主要原因;加工硬比会造成材料低温断裂韧性下降,所以不是预加载提高低温断裂韧性的原因。文中分析了预加载后不卸载时低温断裂韧性提高的原因,还提出了为提高低温断裂韧性最合适的预加载量。     

材料断裂韧度与试样厚度关系研究

研究试样厚度对材料断裂韧度的影响，通过采用格利菲斯表面能理论和巴林布拉特吸附力理论，结合达格代尔塑性准则，给出有关断裂韧度与试样厚度关系的数学描述。并通过两种试验材料LY12CZ（L－T）与TC4（L－T）进行了验证。     

LY12CZ铝合金及其搅拌摩擦焊接头断裂性能试验研究

结合多年断裂韧性测试试验的经验,研究了较薄板材C(T)试验件测定KR曲线和断裂韧性的注意事项。通过试验测定了LY12CZ铝合金及其搅拌摩擦焊接接头的KR曲线和断裂韧性,并通过金相显微镜对焊接接头的显微组织进行了观察。试验结果表明,由于焊缝中心处的致密再结晶微观组织,搅拌摩擦焊接接头的断裂韧性明显高于母材,且裂纹垂直于板材轧制方向的母材和焊接接头试验件,断裂韧性均高于裂纹平行于板材轧制方向的试验件。此外,试验结果表明C(T)试验件的断裂韧性值与面内尺寸有关,尺寸越大,断裂韧性值越高。     

含裂纹核级管道三维有限元分析与 LBB 评定

三维裂纹仿真分析和防断裂设计问题一直是断裂理论和工程应用研究的主要课题。管道系统是核动力工程中的关键部件。运用三维有限元分析软件 ANSYS 和裂纹分析专用程序 Franc3D,针对中国实验快堆（CEFR）一段余热排放系统中的含裂纹管道进行了三维裂纹仿真模拟分析和LBB（Leak －Before －Break）评定。快堆管道工作时处于高温状态,因此,采用适用于高温环境下的材料和法国结构安全设计规范 RCC －MR．A16标准文件。研究的管道材料为9Cr1Mo 钢的改良型———T91／P91管材,分析模型为含裂纹的三维结构,且包括管道高温工况和蠕变效应。仿真计算结果表明,针对所研究的工况,蠕变较疲劳对三维裂纹扩展的影响更大。采用 T91钢的管路系统能够满足相关规范中的 LBB 设计准则。该研究为快堆管道选材、含缺陷管道安全评估和高温完整性评定提供设计参考。     

大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验技术

为了实现某大口径碳化硅材料凸非球面反射镜检验,研究了无像差点法以及补偿检验法方案,经过方案比较优选,确定选用补偿检验方案并专门设计了高精度大口径非球面补偿器,设计精度为PV：0.0082,RMS：0.0029（=0.6328nm）,采用会聚光束、使用大口径数字干涉仪进行凸非球面正面检测,采用该方法进行检验凸非球面反射镜最终检测结果为0.022（RMS）本文所述补偿器的设计方法和要求具有普遍性,设计结果也可用于同类型大口径凸非球面检验用补偿器的设计。采用该方法提高了凸非球面检测精度,并且在凸非球面镜的材料选择、结构设计、支撑方式等方面提供了更多的优化空间,为新型光学材料在凸非球面反射镜的应用铺平了道路。     

水处理剂ATMP测试方法探讨

现行测试ATMP活性组分方法有HG/T2841-1997（97版）和HG/T2841-2005（05本文结果05版标准操作简单,终点易判定,测试结果的精密度≥0.2%,规定了ATMP含量测试方法,有利于得到准确的检验结果。     

小冲杆试验方法标准化研究（一）——通用要求

小冲杆试验方法是一种针对材料性能评价的微型试样测试技术,经过各国研究人员30余年的不断研究,该技术日趋成熟并已经在相关领域应用。由于各国的技术路线不同,其试验设备要求、试件尺寸、数据处理方法等均不统一,因此制订中国小冲杆试验法标准十分必要。分析了小冲杆试验法试验设备的关键性能指标,提出了试验设备的技术要求;分析了目前各国采用的小冲杆试样尺寸和模具尺寸及其对力学性能的影响,讨论并提出了标准试样尺寸建议。     

抗氢钢焊缝的声发射检测分析

采用声发射检测方法对抗氢钢焊缝在受载情况下的变化过程进行监测,提取出对应的声发射信号特征并进行了状态的判断。试验表明,无缺陷试样变形过程中所释放的应变能较小,而抗氢钢焊缝内部气孔缺陷在受载后将发生扩展,试样在断裂前会产生大量高幅值声发射信号。经分析后认为,声发射检测方法有望实现抗氢钢焊接构件的监测与整体性能评估。     

Sectional differences in tendon response

The objectives of this work here focus on the differences in responses to multiple cyclic tests of different sections along the length of the same tendon. Tendon specimens were obtained from the hindlimbs of canines and frozen to -70°C. After thawing, specimens were mounted in the immersion bath at room temperature (22°C). preloaded to 0.13 N and then subjected to 3% or 4% of the initial length at a strain rate of 5%/sec. It was found that different sections of the same long tendons had different resistances to deformation. In general, the bone end sections were stiffer and carried greater loads for a given strain than the muscle end sections, and the mid-portions were the least stiff and carried the smallest loads for a given strain. The results of this study offer new information about the mechanical responses of collagenous tissues. We know more about their responses to multiple cyclic extensions and how their responses are different from the positions along the length of the tendon specimen. The nature and causes of these differences in the stiffness are not fully known. However, it is clear that differences in the mechanical response of tendons and other connective tissues are significant to musculoskeletal performance.     

工程机械驾驶室内部噪声预估分析

基于统计能量分析（SEA）原理,建立了某工程机械驾驶室SEA模型,通过Hilbert变换瞬态衰减法测试了模型中所需要用到结构件的内损耗因子,仿真计算结果与实测值趋势一致;通过1／3倍频程分析,发现部分中心频段数值相差较大,分析发现主要为一些过线孔、缝未处理,修正SEA模型后仿真计算结果与实测值基本吻合,噪声能量误差仅为8．2％;同时通过分析驾驶室内部噪声的主要能量来源,对能量输入的主要部位进行了降噪处理,仿真计算结果降低了2．5dB,与实测结果降低了2．3dB非常接近,表明统计能量分析方法能够准确预测驾驶室内部噪声,为产品早期开发阶段提供准确的设计依据．     

Recent development in low-constraint fracture toughness testing for structural integrity assessment of pipelines

Fracture toughness measurement is an integral part of structural integrity assessment of pipelines. Traditionally, a single-edge-notched bend (SE(B)) specimen with a deep crack is recommended in many existing pipeline structural integrity assessment procedures. Such a test provides high constraint and therefore conservative fracture toughness results. However, for girth welds in service, defects are usually subjected to primarily tensile loading where the constraint is usually much lower than in the three-point bend case. Moreover, there is increasing use of strain-based design of pipelines that allows applied strains above yield. Low-constraint toughness tests represent more realistic loading conditions for girth weld defects, and the corresponding increased toughness can minimize unnecessary conservatism in assessments. In this review, we present recent developments in low-constraint fracture toughness testing, specifically using single-edge-notched tension specimens, SENT or SE(T). We focus our review on the test procedure development and automation, round-robin test results and some common concerns such as the effect of crack tip, crack size monitoring techniques, and testing at low temperatures. Examples are also given of the integration of fracture toughness data from SE(T) tests into structural integrity assessment.     

基于试验数据的焊缝试样C*参量估算

针对焊缝和母材蠕变性能不相同的带焊缝CT试样,提出了一个等效均质材料模型,建立了焊缝中心裂纹、焊缝界面裂纹和非对称焊缝裂纹情况下由试验数据确定C*参量的修正式。采用ABAQUS软件进行了带焊缝CT试样C*参量的有限元分析。有限元数值解与修正式的预测值比较表明：与均质材料CT试样相比,低匹配焊缝会导致CT试样的hw因子增大,高匹配焊缝会导致hw因子值降低,采用ASTM E1457提供的公式在低匹配情况下会过低估算C*参量,在高匹配情况下会过高估算C*参量。无论是低匹配(M<1)焊缝还是高匹配(M >1)焊缝,修正后CT试样的C*参量计算式都可给出与有限元解非常接近的估算结果,可用于焊缝蠕变裂纹行为预测。     

16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的应力腐蚀研究

采用楔形张开加载（WOL）恒位移预裂纹试样研究了16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。试验选择常温、90℃和150℃分别在两种碳酸盐浓度下加载不同应力强度因子K1,经一定时间的应力腐蚀试验,测得各试样的扩展速率处于10^-7～10^-8mm／s之间,结果表明两种材料在所选碳酸盐浓度下裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC分别不小于126和116MPa√m。同时采用扫描电镜和能谱技术对断口和试样表面膜进行了相应的观察和理论分析。总体而言,这两种材料在单一的碳酸盐溶液中应力腐蚀敏感性较低。