直裂纹三点弯曲圆梁断裂韧度试样的J积分估算公式

直裂纹三点弯曲圆梁是一种新型的断裂韧度试样［１～３］。本文推导了这种试样在约束朔性条件下的Ｊ积分估算公式，其结果与通常采用的矩形截面梁［４，５］不同。采用Ｚａｈｏｏｒ的推导方法［４］，所得结果没有深裂纹和净截面屈服的限制，这也区别于熟知的Ｒｉｃｅ方法［５］。     

超高强度钢平面应变断裂韧度测试

从试样设计、预制疲劳裂纹、K_(IC)测试及数据等方面系统供的介绍断裂韧度SENB测试方法,并结合试验经验,总结出最佳的试验参数范围。     

基于材料断裂韧度测试的COD换算方法研究

考虑到断裂韧度J积分塑性分量的塑性功由载荷与加载线位移关系得到,通过测试CT(compact tension)和SEB(single edge bending)试样的裂纹嘴张开位移实现J积分计算,提出适用于两种试样的裂纹嘴张开位移与加载线张开位移转换的换算公式,并采用45钢CT试样和30CrMo钢SEB试样对新公式进行有限元数值比对和试验比对。结果表明,新公式结果与规范演算结果之间的相对误差不超过0.4%,与有限元分析结果之间的相对误差不超过0.6%,与CT试样试验结果之间的相对误差小于4.5%,与SEB试样试验结果之间的相对误差小于6%。     

ZG20MnSi钢断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率试验研究

研究了ZG20MnSi钢及其焊接热影响区的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率。ZG20MnSi钢在常温下有较高的断裂韧度,δi达0.158mm,在0℃时δi为0.145mm。焊接热影响区的断裂韧度降低,但常温下δi也达0.146mm,在0℃时δi为0.139mm。ZG20MnSi钢在空气中的疲劳裂纹扩展速率方程为dn/dN=5.2857×10-12(△K)4.1;在滴水环境中的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.7515×10-13(△K)4.9。     

管线钢断裂韧度测试实验研究进展

随着管道钢强度和韧度的增加,表征材料断裂韧度的参数也在变化,同时断裂韧度测试技术也得到了不断的发展。本文介绍了几种测试材料断裂韧度的小试件实验以及存在的问题。重点介绍了一种准静态测试CTOA的小试件,以及测量CTOA的实验方法,为天然气管道止裂研究提供帮助。     

球墨铸铁断裂韧度测试技术研究进展

断裂韧度是材料重要的抗断指标.总结了平面应变断裂韧度、弹塑性断裂韧度、裂纹尖端张开位移和动态断裂韧度测试技术的研究概况及在球墨铸铁材料上的应用,介绍了温度、显微组织、试样尺寸对球墨铸铁断裂韧度的影响规律,探讨了球墨铸铁断裂韧度试样中的裂纹长度测试问题,介绍了基于J-Q(J积分-三轴性应力因子)理论的球墨铸铁断裂韧度测试方法;认为基于J-Q理论的多参数断裂韧度测试是未来研究的重点,并且若要使断裂韧度真正用于工程安全评定,必须在测试时综合考虑实际服役时的加载模式及环境.     

管线钢表面裂纹体的三维断裂特性和断裂判据研究

采用中心表面裂纹试样的三点弯曲试验,研究X70管线钢表面裂纹体的断裂特性.结果表明,二维断裂力学参量KⅠ已不能客观描述和表征表面裂纹体断裂现象和裂端应力场强度.采用三维断裂力学参量KZ,能很好描述和表征表面裂纹体的试验现象和裂纹尖端应力场强度,三维断裂韧度K ZC与表面裂纹的几何尺寸和裂纹形态无关,是管线钢表面裂纹体的客观韧性指标.建立穿透裂纹和表面裂纹的统一断裂准则,即三维断裂力学准则,KZ=K FTZ≤KZC ,将该准则和失效评估图(failure assessment diagram, FAD)技术相结合,可以进行含表面裂纹管道的安全性评定.     

利用铝合金疲劳裂纹扩展速率预测其断裂韧度

测试了2124铝合金TL与LT取向疲劳裂纹扩展门槛值,提出了用疲劳裂纹失稳扩展阶段最后十个循环中的最大值来估算2124铝合金TL与LT取向的断裂韧度K′C的方法,并将其与Forman公式预测的断裂韧度Kc值进行对比。结果表明:K′C与Kc值结果相近,误差分散度小;将K′C值代入全范围疲劳裂纹扩展速率表达式中,对2124铝合金TL和LT取向试验数据进行计算,预测结果与试验结果较好吻合。     

基于SENT试样获取材料断裂韧度的载荷分离法研究

单边裂纹拉伸(Single edged notched tension,SENT)试样因其低约束特性逐渐被用于管道材料的断裂韧度评定。根据有限元法,提出SENT试样的应力强度因子表达式,J积分计算中的增量塑性功算式以及塑性因子算式,并与文献中公式进行对比证实公式的精确性和有效性。依据ASTM用于CT试样获取断裂韧度载荷分离理论规则化方法提出适用于SENT试样的量纲一载荷分离法,并通过有限元计算证实SENT试样载荷分离的成立性。由量纲一载荷分离理论中的规则化方法完成了汽轮机低压转子材料30Cr2Ni4MoV、电站用P92管道钢以及5083-H112铝合金SENT试样断裂韧度值以及J阻力曲线测定,获得了各材料合理的J阻力曲线及条件断裂韧度JQ值。     

材料断裂韧度测试中的厚度效应

在以往的材料断裂韧度测试中，只考虑了对平面应变状态下试件厚度的限制（Ｂ≥２．５（ＫＩＣ／σＳ）２）；而对于非平面应变状态下材料断裂韧度测试中均没有考虑试件厚度的限制。本文从与厚度效应密切相关的应力三轴约束入手，导出了与应力三轴约束ＴＺ相关的裂纹扩展能量释效率Ｇ的表达式，进而得出了相应的测试材料断裂韧度的修正Ｒ曲线法。最后结合３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢断裂韧度的实测结果校验了理论分析结果。     

EFFECT OF DYNAMIC LOADING ON FRACTURE BEHAVIOR OF WELDED JOINTS OF STRUCTURAL STEEL

To investigate the effect of dynamic loading on fracture behavior of welded joints of structural steel Q23SB and 16Mn in common use and compare the earthquake resistances of the two kinds of materials, dynamic tension and fracture toughness tests are carried out at room temperature. On the basis of the tests, the stress-strain fields near the crack tip of the compact specimens are analyzed by three-dimensional finite element model. The test results and finite element analysis results show that, the fracture toughness of welds and base metal of 16Mn steel increases with the increment of loading rate. Compared with 16Mn steel, Q235B steel is more sensitive to dynamic loading. The fracture toughness of welds of Q235B is comparatively low under static loading and dynamic loading at room temperature. Compared with the static loading, the fracture toughness of Q235B parent metal under dynamic loading decreases by about four times. Therefore, it can be concluded that compared with 16Mn steel, the earthquake re     

含裂纹板断裂韧度厚度效应的理论研究

从理论角度对断裂韧度厚度效应进行研究。在线弹性断裂力学与含裂纹板的二维位移场的基础上，给出分离变量型的具有待定函数的三维位移场的表达式，进而通过几何方程与物理方程获取三维应变场和三维应力场。进一步，通过虚位移原理，使用变分方法建立待定函数所应满足的支配方程与边界条件，从而确定待定函数。基于上述分析，建立一个断裂韧度与试样厚度关系的理论表达式。最后通过两种试验材料LY12CZ（L-T）与TC4（L-T）进行验证。     

宝钢宽厚板断裂韧度试验若干问题的研究对策

概述宝钢在开展宽厚板断裂韧度试验过程中所面临的若干问题及研究对策.主要包括单试样柔度法测定JIC与CTOD指标的试验方法;开发和设计针对大尺寸宽厚板试样的JId试验手段,以满足平面应变断裂的有效性判据;针对高韧性厚钢板落锤撕裂试验(drop weight tear test,DWTT)试验容易出现无效异常断口的现象,文中初步分析试样缺口类型对异常断口的影响.     

含裂纹板断裂韧度厚度效应的理论与应用

从理论角度对断裂韧度厚度效应进行了研究。在线弹性断裂力学与含裂纹板的二维位移场的基础上,给出分离变量型的具有待定函数的三维位移场的表达式,进而通过几何方程与物理方程获取三维应变场和三维应力场。进一步,通过虚位移原理,使用变分方法建立待定函数所应满足的支配方程与边界条件,从而确定待定函数。基于上述分析,建立一个断裂韧度与试样厚度关系的理论表达式。最后通过两种试验材料LY12CZ(L-T)与TC4(L-T)进行了验证。     

无碳化物贝氏体/马氏体复相钢的强韧性

探讨了回火温度对低碳Mn-Si-Cr钢的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织及水淬马氏体组织强韧性的影响。试验表明:经中温回火的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织具有较高的强韧性,且中温回火的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的J积分断裂韧度需用J_(1C)来表征。经360℃火后,空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的强韧性为σ_(0.2)=1355 MPa,σ_b=1600 MPa,δ_5=13.5％,φ=56.2％,A_K=81 J,相同钢的水淬马氏体组织的强韧性为σ_(0.2)=1350 MPa,σ_b=1617 MPa,δ_5=14.1％,φ=59.5,A_K=67.5 J。其原因在于中温形成的无碳化物贝氏体具有较高的回火抗力,而无碳化物贝氏体中的热稳定性较高的富碳膜状残余奥氏体使钢呈现较高的韧性。     

POP-IN效应对材料断裂韧度的影响及评价

裂纹尖端张开位移占是衡量材料断裂韧度的一个重要参量，但在进行C3DD（crack tip opening displacement）试验时，F-V曲线上通常会出现瞬间的载荷迅速下降、位移增加很小的“突进”现象，俗称“POP-IN”，它的出现对确定CTOD值产生很大影响，进而影响到材料断裂韧度评价的准确性。针对这一问题，文中依据BS7448 PartⅡ中的有关评定标准，结合EH36钢埋弧焊接头CTOD试验，分别对均质、非均质材料中存在POP-IN现象时如何正确评定进行论述，力网为合理取舍POP-IN效应、准确评价材料断裂韧度提供依据。     

不同强韧性组配的16Mn钢焊接接头的断裂性能和裂行为

对16Mn钢不同组配焊接接头的断裂性能和断裂行为进行了试验研究。认为在高应力塑性断裂和高应力脆性断裂状态下,16Mn钢接头的断裂强度为焊缝强度和接头各部分塑性变形能力所决定,提高焊缝强度以及提高焊缝和母材的塑性均有利于提高接头的抗断裂能力;在低应力脆性断裂状态下,接头的抗断裂性能是可以根据焊缝的低温冲击韧度进行评价的。焊接接头各部分塑性变形能力及其相互关系对焊接接头的断裂行为具有不可忽视的影响,是评价接头断裂性能的重要依据。     

非均质焊接接头断裂行为预测研究

基于局部法定量研究了焊接接头中强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。首先由标准三点弯曲试样的断裂韧度值,得出反映材料脆性断裂的控制参量,再根据该参量对不同接头强度匹配下三点弯曲和双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测,当考虑由于延性裂纹扩展所造成的应力升高后,其结果与试验结果相当吻合。表明局部法能很好地描述材料的断裂行为。