960MPa高强度钢材及其焊缝低温冲击韧性试验研究

对14 mm厚的960 MPa高强度钢材及其对接焊缝进行了低温冲击韧性试验研究,得到了母材、焊缝区和热影响区(HAZ)的夏比冲击功Akv随温度的变化关系及韧脆转变温度,将该结果与460 MPa钢材及345 MPa钢厚板进行比较分析,最后通过扫描电镜对其断裂微观机理进行了分析.结果表明:Akv随温度降低而下降,韧脆转变特征明显;960 MPa高强度钢材的Akv总体上大于460 MPa钢材;与345 MPa钢厚板相比,常温下高强度钢材的Akv较小,但随温度降低,普通强度钢厚板的Akv下降幅度更大;钢材强度过高使其吸收的弹性功较高,低温下厚度对其冲击韧性的影响较强度更明显,母材的低温Akv小于焊缝区,但焊缝区更容易发生韧脆转变,体现了960 MPa高强度焊接钢材较大的缺陷敏感性.试验为960 MPa高强度钢材及其焊接钢材在低温地区的推广应用提供了参考数据,同时也为研究冲击韧性和断裂韧性2个指标之间的关系提供了依据.     

基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(I)——分级评定方法

低温和厚度增大是钢材断裂韧性变差的重要因素,随着我国钢结构厚板的广泛应用和低温寒冷地区建筑业的快速发展,钢结构脆性破坏问题会越来越突出.现行规范中指导钢材选材的冲击功指标无法对断裂破坏做出准确的评定,因此引入基于断裂力学缺陷评估方法的断裂韧性指标非常必要.本文在钢结构厚板低温断裂韧性试验结果的基础上提出了一种钢结构厚板...     

低温下铁路钢轨钢材CTOD和J积分的分析与讨论

青藏铁路等低温地区铁路的建设与维护,对钢轨钢材的低温冷脆性能与低温下服役的安全性研究提出了迫切的要求。本文采用三点弯曲试样,对我国铁路建设中两种常用的钢轨钢材U71Mn和U75V,在20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃五个温度点下进行了断裂韧度KIC的评定试验。通过试验数据计算得到了上述两种钢轨钢材在不同温度下的CTOD与J积分值,结果表明,钢轨钢材的δC和JIC值随温度的降低而减小。并对两种钢轨钢材在低温下的断裂韧度进行了系统分析和总结,为工程设计中两种钢轨的断裂韧度取值提供了借鉴数据。     

低温环境下输电线铁塔的选材方法

为了选择适合寒冷地区的输电线铁塔钢材,降低因低温冷脆破坏带来的杆塔断裂事故。根据低温拉伸和冲击韧性试验结果,结合相关规范要求和低温塑性及韧性指标,给出了低温环境下铁塔钢管和角钢钢材的选材方法。通过工程选材算例,给出了输电线铁塔钢材的选材结果。结果表明:算例钢材的低温塑性和韧性指标均能基本满足要求;建议在寒冷地区优先采用Q420B钢管钢材。     

基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(II)——选材方法

随着国内钢结构厚板的大量应用和我国大范围低温区域的建筑业快速发展,低温环境和板厚增大逐渐成为钢板脆性断裂的重要因素.现行规范中仍采用冲击韧性指标来指导选材,而基于断裂力学理论的断裂韧性指标能更准确地评定断裂破坏的发生.本文在钢结构厚板低温断裂韧性指标CTOD试验结果的基础上提出了一套定量化的钢厚板防脆断的选材方法,并从...     

低温下铁路钢轨钢材的断口与弹塑性断裂韧性分析

青藏铁路的开通使得钢轨钢材在低温环境下的使用愈发广泛起来,其在低温下断裂性能的研究工作重要性也随之凸现。通过对青藏铁路常用的两种钢轨钢材类型U71Mn和U75V制作三点弯曲试样在20、0、-20、-40℃以及-60℃情况下进行试验,并利用断裂力学理论,计算得到了这两种钢轨钢材在不同温度下的裂纹张开位移CTOD与J积分值,并对这两种钢轨钢材在低温下的断裂性能进行了系统总结和分析。对低温条件下钢轨的相关设计人员提供了一定的借鉴作用。     

结构钢材低温下主要力学性能指标的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化 ,系统地介绍了结构钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者对常用结构钢材 (普通碳素钢、低合金钢和普通碳素钢的热调质钢 )主要力学指标的低温试验研究成果。     

低温对桥梁钢材主要力学性能影响的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化。本文首先系统地介绍了钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者常用桥梁钢材 (16Mnq、14MnNbq)主要力学指标的低温试验研究成果     

低温下铁路钢轨钢材及铝热焊缝拉伸试件断口分析

在国内常用钢轨钢材及其铝热焊缝的低温拉伸试验结果的基础上,利用扫描电子显微镜分析各自的断口微观形貌,得出其破坏的微观机理,进而从断口形貌的角度解释钢轨钢材及其铝热焊缝的低温下抗断裂性能。研究结果表明钢材及焊缝低温下的脆性特征,其中,U71Mn要好于U75V钢材,而与钢材相比焊缝的韧性相对较差。     

关于钢材的冲击韧性和应变时效敏感性有关问题的讨论

对国内外有关钢材标准和压力容器规范及水电站压力钢管设计规范关于钢材的冲击韧性和应变时效敏感性的有关规定进行了分析与比较,并提出了相应的建议,可供规范修订和工程应用参考。     

钢结构构件断裂韧性指标的选取

影响钢材韧性的因素有工作温度、板件厚度、名义应力大小、缺陷等级等。在介绍我国断裂韧性方面的研究进展的基础上,对我国钢结构设计规范与国外钢结构设计规范在韧性指标选择规定上的差异给予比较,指出我国现行规范对影响韧性因素考虑不足的问题,给出参考建议。     

钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能影响的试验

参照国际材料与结构联合会标准(RILEM),对钢纤维高性能混凝土开口梁进行三点弯曲试验。试验结果表明,钢纤维类型和掺量均为影响高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的重要因素。高性能混凝土的能量吸收能力和断裂能随纤维掺量的提高而提高;与低强凸痕型钢纤维相比,端部带弯钩的高强钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的提高效果更为显著。综合利用断裂能和弯曲韧性指标,才能更全面地描述混凝土在弯曲过程中的受力与破坏特征。     

岩石与混凝土界面断裂韧度的分布特性研究

在已有断裂准则和试验数据的基础上，运用概率断裂力学与数理统计的基本理论和方法，对岩石与混凝土界面断裂韧度Kk的分布特性进行了研究，并提供了确定Kk试验最少件数的途径。由于威布尔分布或对数正态分布常用来分析寿命分布问题，故优先考虑这两种模型。通过分析和计算得出：岩石与混凝土界面Kk服从对数正态分布，在置信度为0．9，相对偏差不超过5％的条件下，对应的Kk最少试件数估计在13件左右。通过Kk分布特性的研究，将为岩石与混凝土界面概率断裂分析与施工质量控制提供参考依据。     

基于冲击韧性的钢结构厚板防止脆性断裂的选材方法

建筑钢结构在我国正逐步兴起,结构向高层、超高层或大跨度方向发展的同时带来了钢材的厚板化。我国存在着大范围的寒冷地区,环境低温和钢板厚度增大导致钢材的韧性变差,从而使钢结构厚板工程的应用面临着较为严峻的低温冷脆问题。而现行钢结构设计规范尚缺乏防止厚板脆性断裂的选材规定。在厚板低温冲击韧性试验结果的基础上,从低温条件、钢板厚度及韧脆转变温度三方面对选材方法进行探讨,为钢结构厚板工程的防脆断设计提供选材建议。     

混凝土断裂韧度、特征长度随强度、龄期变化规律

以HSC、MSC和NSC抗压、弯折和断裂试验数据为依据 ,针对HSC、MSC和NSC的断裂韧度、特征长度及破坏机理展开讨论。研究结果表明 :断裂韧度随强度、龄期的增加而增大 ;特征长度随强度的增加而减小 ;特征长度与混凝土的龄期无关 ;HSC的断裂韧度KIC明显高于MSC和NSC ,特征长度Lch小于MSC和NSC ,即HSC强度高、均质性好、裂缝阻力大、破坏更呈脆性     

不同赋存深度岩石的动态断裂韧性与拉伸强度研究

按照国际岩石力学学会试验规范以及工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99),对不同赋存深度的玄武岩试件分别进行动态断裂韧性测试和单轴拉伸强度测试,得到动态断裂韧性与拉伸强度之间可能存在一定的关系;并从岩石破坏的力学机制角度,分析动态断裂韧性与拉伸强度之间存在联系的根本原因:两者均是由于岩石内部微裂纹受到拉应力作用而引起微裂纹的扩展、互相贯通,从而导致岩石的破坏。根据动态断裂韧性与拉伸强度之间可能存在的关系,可以由拉伸强度的测试结果推测试件的动态断裂韧性值,将大大简化动态断裂韧性测试的繁琐性。     

中心孔径对岩石动态断裂韧度测试值的影响

 为了考察圆盘试件不同中心孔径对岩石动态断裂韧度测试值的影响,采用直径80 mm含有不同中心圆孔孔径的圆孔裂缝平台巴西圆盘试件,在Hopkinson压杆系统上进行径向冲击试验,获得岩石的动态断裂韧度。结果表明,当中心圆孔孔径与圆盘直径之比r0/R∈(0.10,0.30)时,岩石动态断裂韧度的平均值为4.57 MPa•m1/2,测试值受中心圆孔孔径变化的影响并不明显。试件的断裂模式有一定差异,当圆孔孔径较小时,在主裂纹扩展的过程中萌生较多的次生裂纹;随着孔径的增大,次生裂纹减少,试件呈现更加明显的宏观拉贯通破坏。对于推广中心圆孔裂缝平台巴西圆盘测试岩石动态断裂韧度的方法,以及掌握岩石受到动态冲击时的破坏特性具有重要的意义。     

高强度结构钢材Q460-C低温冲击韧性试验研究

高强度钢材在建筑行业中逐渐被应用,而随着钢材强度的增大,其韧性性能会有一定程度的退化,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究高强度建筑钢材的冲击韧性。通过对14 mm厚的高强钢材Q460-C进行低温下的冲击韧性试验,并将其夏比冲击功值与60,90,120,150 mm厚Q345的AKV值进行比较分析。结果显示,Q460-C的冲击韧性随温度的降低而下降,在20～-20℃,14 mm厚Q460-C钢材的低温冲击功值依次低于同温度下的150,120,90,60 mm厚Q345的AKV值,在低于―20℃时,Q460钢材的强度对其低温脆性的影响没有Q345钢材的厚度对其低温脆性的影响明显。同时,还利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,得到Q460-C钢材的韧脆转变温度为-11.1℃;最后对不同温度点下的冲击试件断口进行扫描电镜分析,观察到-20℃下冲断的试件断口形貌有相当的脆性特征,基本已完成了从韧性向脆性断裂的转变。试验表明,Q460-C钢材的低温脆性特征明显,应引起足够重视。     

冷拔型钢纤维混凝土板韧性试验研究

通过四组混凝土板 (共 10块 )的荷载试验 ,评定钢纤维混凝土的韧性。试验结果表明 :在混凝土中采用低掺量的DRAMIX钢纤维 (冷拔型 ) ,混凝土土板的能量吸收性能达到欧洲喷射混凝土规程根据隧洞衬砌变形工况制定的优级韧性指标。根据混凝土中控制掺入钢纤维的最小间距来分析 ,冷拔型钢纤维具有长径比大 ,抗拉强度高的优点 ,采用较低掺量的冷拔型钢纤维即可有效改善和提高混凝土的韧性与抗裂性能     

Q460C高强钢材断裂韧性的弹塑性有限元分析

应用ANSYS软件对Q460C高强钢材标准三点弯试样断裂韧性进行弹塑性数值模拟,验证高强钢材常温下的裂纹敏感性。采用实体单元SOLID95计算刀口张开位移、三向应力分布以及裂纹尖端张开位移CTOD值,表明沿试样厚度方向,CTOD值变化较小,靠近裂纹尖端呈三向拉应力状态,偏离尖端一定距离呈复杂的应力状态,且复杂应力较大限制了裂纹尖端的塑性发展;不考虑低温影响因素时,缺陷对Q460C钢材的影响较大,当裂纹塑性发展后,Q460C钢材表现为较大的缺陷敏感性。