Q500钢焊接接头断裂韧性K_C与冲击功KV_2的相关性统计规律

采用深缺口宽板拉伸试验测定了4种板厚规格(20 mm、32 mm、40 mm和60 mm)Q500钢焊接接头在不同温度下的断裂韧性KC,对32组断裂韧性值及对应试验温度下的冲击功KV2值的相关性进行了统计分析,结果表明,断裂韧性KC与KV2/t近似呈线性关系,其拟合方程为KC=80.6+7.23·KV2/t。     

UD-Cf/SiC陶瓷基复合材料的高温拉伸性能

采用两种形状(纺锤形、矩形)的拉伸试样对热压单向M40JB-C_f/SiC和T800-C_f/SiC复合材料进行了高温拉伸强度测试,得到了C_f/SiC复合材料的拉伸强度,并对纺锤形试样断裂应变的表达式进行修正,得出了复合材料的弹性模量。M40JB-C_f/SiC复合材料1300℃的拉伸强度及模量分别为374 MPa和134 GPa, 1450 ℃的拉伸强度及模量为338 MPa和116 GPa,T800-C_f/SiC复合材料1300 ℃拉伸强度和模量为392 MPa 和115 GPa。测试结果与试样的断裂方式密切相关,在有效部位断裂的测试结果大于在非有效区断裂的测试结果。M40JB-C_f/SiC复合材料的拉伸断裂应力-应变曲线表现出塑性变形的非线弹性破坏特征,而T800-C_f/SiC主要表现为线弹性特征。      

橡胶弹性元件低温刚度预测

进行温度为20℃,0℃,-10℃,-20℃,-30℃,-40℃的橡胶试样单轴拉伸试验,研究不同应变水平下橡胶材料本构曲线的割线模量随温度变化的规律。定义橡胶试样在低温下本构曲线的割线模量与常温下的割线模量之比为橡胶材料的温度因子,将其表示为多项式函数的形式,并利用橡胶试样拉伸实验数据拟合得到不同应变水平下的温度因子。对锥形橡胶弹簧进行常温下的刚度仿真,通过温度因子对锥形簧常温下的刚度进行修正,预测其在低温下的刚度,并进行锥形簧产品在常温和低温下的刚度台架试验,结果表明环境温度高于-20℃时,预测刚度误差小于8%,满足工程使用要求,但是当环境温度低于-30℃时预测刚度误差较大。     

低温下胶基导电复合材料力敏特性试验研究

对炭黑/硅橡胶导电复合材料进行了低温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,胶基导电复合材料在低温下仍具有优良的拉伸敏感性(最低温度达到-35℃)及压缩敏感特性。拉伸时,试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性关系;压缩时,试样电阻与压缩应力之间也表现出较好的线性关系。研究结果表明,胶基导电复合材料是较低负温下应变及应力测试的理想敏感元件,特别对于大变形测试具有明显优势。     

开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响

通过拉伸、压缩和疲劳实验结合断口显微观察并与光滑试样进行对比,研究开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响.结果表明:开孔试样的拉伸行为和光滑试样一样表现为非线性,拉伸强度降低11.8%,拉伸破坏应变降低54.3%;开孔试样的压缩行为与光滑试样不同,低应力时表现为线性,应力增大到一定程度时由于裂纹闭合效应较为明显,开始表现出明显的非线性,压缩强度降低12.2%,压缩破坏应变降低54.9%;开孔试样的疲劳极限约为其极限拉伸强度的88%,与光滑试样相同;开孔试样在拉伸、压缩和疲劳载荷作用下都具有较小的应力集中系数,对开孔敏感性较小;开孔试样断口一般从孔中间穿过,破坏首先发生在试样孔边应力集中最严重的地方,断口方向与孔边初始缺陷有关.     

Q500qE桥梁钢止裂性能试验研究

针对桥梁用Q500qE高强度结构钢,分别开展了梯度温度型双重拉伸试验、落锤试验和标准圆截面试样拉伸试验,测得了钢板的止裂温度CAT、无塑性转变温度T_NDT、屈服强度R_el,在此基础上提出了CAT与T_NDT、R_el及板厚t的相关性方程。由相关性方程得到的止裂温度计算结果与实测结果的偏差在±5℃以内,表明该方程能够较好地表征止裂温度与无塑性转变温度、屈服强度、板厚之间的相关性。      

温度对X80管线钢韧/脆转变区断裂韧性的影响

通过实验和3D有限元模拟的方法研究了焊接热模拟X80管线钢在不同温度(即?90℃、?60℃、?30℃和0℃)下的断裂韧度。该文选取单边缺口拉伸试样在不同温度下进行CTOD断裂韧度测试,同时对测试件进行三维有限元建模与计算分析。结果表明:X80管线钢的断裂韧性随温度降低显著减小,并使其倾向于脆性断裂;材料在不同温度下的真实应力-应变曲线行为从光滑拉伸棒到断裂力学试样具有良好的可传递性,温度对材料的硬化行为没有明显影响;3D有限元模型可准确预测X80钢焊接热影响区不同温度下的CTOD值。     

各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验变形特性与应力应变本构关系的相关性分析

针对各向同性均质弹塑性材料圆棒试样单向拉伸试验,分别从理论上以及采用有限元法分析了变形特性与应力应变本构关系的相关性,探讨了形成颈缩的必要条件及实际颈缩形貌的形成过程。结果表明,等效塑性应变ε_p达到一定临界值后,流变应力σ₀不再随等效塑性应变ε_p的增大而增大的材料的应力应变本构特性,以及试样为非理想圆柱体是产生颈缩的必要条件,颈缩后期内部形成断裂是导致颈缩区最小截面位置弧形轮廓线曲率半径较小的原因。      

TC21合金315℃高周疲劳光滑和缺口试样断口分析

开展了TC21研究合金光滑和缺口试样的315℃高周疲劳实验,并对疲劳断口进行详细观察,研究了缺口对TC21合金疲劳寿命的影响.结果表明,光滑和缺口试样的疲劳强度比值随循环寿命降低而降低;光滑试样的失稳疲劳裂纹长度随循环应力升高而降低;瞬断区所承受的断裂应力随循环应力升高而降低;这说明裂纹失稳决定试样的断裂,缺口试样断口有多个裂纹源,以缺口试样名义应力乘以应力集中因子与光滑试样的应力相等作为比较时,缺口试样主裂纹长度大于光滑试样的裂纹长度,缺口试样的裂纹扩展寿命更长.     

海洋平台用钢焊接接头宽板拉伸断裂行为的研究

本文采用带有中心缺口的宽板拉伸试验方法,研究国产海洋平台用钢焊接接头的断裂行为——测定不同温度下的断裂应力、断裂韧性和断裂后的残余应变。     

考虑骨料体积含量影响的混凝土准脆性断裂预测模型及应用

基于对准脆性断裂边界影响模型参数的分析,该文将平均骨料粒径d_ave引入模型中,得到了考虑骨料体积含量及尺寸影响的混凝土准脆性断裂预测模型。模型中的有效裂缝与特征裂纹的比值,明确表征了三分点加载单边切口梁(SENB)试件的尺寸及初始缝长度变化时服从的断裂失效准则;模型中d_ave及分散系数β_ave将影响最大荷载P_max作用下临界微裂纹扩展区的平均虚拟裂纹长度Δa_fic。通过SENB试件在P_max时的受力分析,得到了临界正应力σ_n、有效裂缝长度a_e、拉伸强度f_t及断裂韧度K_IC之间的关系式。通过Amparano的试验结果,当a_fic为0.8~1.4倍d_ave时,采用混凝土准脆性断裂模型能较好预测混凝土拉伸强度及断裂韧度。通过对Δa_fic=1.2d_ave时模型得到的预测曲线与试验结果的对比,证明了模型计算结果的可靠性。考虑骨料体积含量影响的混凝土准脆性断裂模型能基于RILEM规范中三分点加载SENB试验预测混凝土断裂韧度与拉伸强度。     

Screening for fracture toughness using the sharp notch tension test

Correlations are shown between the plane strain fracture toughness, K_Ic, and the notch tensile/yield strength ratios, NTS/YS, for 2124-T851 alloy. Over 100 data points were available in each of the three conventional testing directions. Results indicate that the sharp notch tension test could have reduced by 50% the more expensive K_Ic testing with a high degree of confidence based on proposed minimum K_Ic values. Little difference was shown in examining the toughness in various locations within a large 2219-T851 plate. However, specimen size effects are shown in these alloys.     

Strain rate concentration and dynamic stress concentration for double‐edge‐notched specimens subjected to high‐speed tensile loads

Engineering plastics provide superior performance to ordinary plastics for wide range of the use. For polymer materials, dynamic stress and strain rate may be major factors to be considered when the strength is evaluated. Recently, high‐speed tensile test is being recognized as a standard testing method to confirm the strength under dynamic loads. In this study, therefore, high‐speed tensile test is analysed by the finite element method; then, the maximum dynamic stress and strain rate are discussed with varying the tensile speed and maximum forced displacement. The maximum strain rate increases with increasing the tensile speed u/t, but the strain rate concentration factor is found to be constant independent of tensile speed, which is defined as the maximum strain rate appearing at the notch root over the average nominal strain rate at the minimum section . It is found that the strain rate at the notch root depends on the dynamic stress rate at the notch root and independent of the notch root radius ρ. It is found that the difference between the static and dynamic maximum stress concentration (σ_yA,max ? σ_yA,st) at the notch root is proportional to the tensile speed when u/t = 5000 mm/s. Strain rate concentration factors are also discussed with varying the notch depth and specimen length. Based on the elastic strain rate concentration factor, the master curve is obtained useful for understanding the impact fracture of polycarbonate for the wide range of temperature and impact speed.     

Behaviour of S 355JO steel subjected to uniaxial stress at lowered and elevated temperatures and creep

This paper considers main mechanical properties of structural-high strength low alloy (HSLA) S 355JO (ASTM A709 Gr50) steel subjected to uniaxial tensile tests at lowered and elevated temperatures. The engineering stress vs strain diagrams as well as curve’s dependence of ultimate and yield strengths vs both lowered and elevated temperatures are presented. The focus is also on specimen elongations vs temperature at elevated temperatures. Short-time creep tests for selected constant stresses at selected temperatures were curried out. Uniaxial creep behaviour for selected creep test was modeled by the rheological model. The creep curve determined by modeling procedure was compared with experimentally obtained one. Also, notch impact energy test, using Charpy pendulum impact machine was performed and according to the proposed formula, fracture toughness is calculated. All of experimental tests were performed using modern computer directed experimental systems.     

Interpretation of ductile fracture toughness temperature dependence of a low strength steel in terms of a local approach

Fracture toughness and notch ductility tests were performed on two heats of A508 steel tested over the temperature range between 100°C and 450°C. Both types of experiments showed that the materials exhibited a ductility trough at temperatures close to 300°C. At this temperature tensile tests showed the existence of strain aging phenomenon. Tests on axisymmetric notched tensile specimens were used to derive the critical value for void growth, R_c/R₀, used in a model for ductile fracture. A good correlation between J_Ic and R_c/R₀ was observed. This was used to predict the variations of J_Ic with temperature. A reasonable agreement between the predicted values and the experimental results is observed.     

桥梁高性能钢HPS485W断裂韧性试验研究

为了研究桥梁高性能钢的断裂韧性,对中国舞阳钢厂生产的高性能钢HPS 485W进行了一系列的断裂韧性试验研究。通过夏比V形缺口冲击试验得到HPS 485W在不同温度下的冲击韧性,并应用Boltzmann函数求解韧脆转变温度曲线,试验结果表明:与传统桥梁用钢相比,HPS 485W冲击韧性更高且韧-脆转变温度更低。由HPS 485W延性断裂韧度(J_IC)试验,测得板厚18mm和28mm的HPS 485W试样的J积分值,试验结果表明HPS 485W具有优良的断裂韧性。对8mm和14mm的HPS 485W进行裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,试验结果表明HPS 485W有良好的塑性和韧性。基于HPS 485W拉伸试验获得的应力-应变曲线结果,运用失效评定曲线方法对CTOD试验值进行评定,HPS 485W的母材断裂韧性(CTOD)落在评定曲线的合格范围内。该文的研究为高性能钢桥的安全评定和防断裂设计提供了试验依据。     

X90高强管线钢的应变时效行为和敏感温度

用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察应变时效处理前后X90高强管线钢的微观组织和冲击断口形貌,进行拉伸实验和Charpy冲击实验测定其拉伸性能和低温冲击性能,研究了这种钢的应变时效行为。结果表明,X90高强管线钢对应变时效比较敏感,敏感温度点为423.15 K。在高于敏感温度点的温度进行时效处理后材料失去连续屈服和强化特性,拉伸曲线由时效前的“Round House”拱顶型转变成为吕德斯型屈服曲线。对于确定的时效时间(t_ag=5 min),随时效温度T_ag的提高X90钢的屈服强度R_p0.2、抗拉强度R_m和屈强比R_p0.2/R_m均呈现提高的趋势,均匀延伸率UEL、断裂应变ε_f、低温冲击吸收总功A_k、裂纹形成功A_i和裂纹扩展功A_p均呈现减小的趋势。时效处理前后这种钢的显微组织没有明显的差异,均为细小针状铁素体+多边形铁素体+板条贝氏体+M-A组元组成的复相组织。预应变和时效处理是管材发生应变时效的主要诱因,生产中可用柔性校平法取代刚性辊压校平法,多步渐进成型法取代一步螺旋成型法控制预应变量;另外,在保证防腐质量的前提下可降低防腐处理温度(小于423.15 K)以降低温度的影响。     

考虑骨料尺寸的混凝土岩石边界效应断裂模型

该文比较了边界效应模型（BEM）和尺寸效应模型（SEM）在研究材料断裂性能方面的不同。提出了由处于准脆性断裂状态的三点弯曲试件的峰值荷载P_max,同时确定材料参数--断裂韧度K_IC与拉伸强度f_t的理论与方法。由于实验室条件下混凝土试件高度W与骨料最大粒径d_max的比例W/d_max约为5~20,试件的非均质性明显,破坏为准脆性断裂控制。因此,区别于以连续介质力学为基础的应用于准脆性断裂研究的力学模型,该文研究将骨料最大粒径d_max引入相应的断裂模型解析表达式中,由参数组合β d_max来计算结构峰值状态对应的裂缝扩展量,通过离散参数β的不同取值,实现了对材料参数--断裂韧度与拉伸强度的准确预测。基于不同学者的相同尺寸W而不同初始裂缝长度a₀,以及相同初始缝高比a₀/W而不同尺寸W的几何相似的砂浆、混凝土及岩石类材料试件的试验成果（骨料最大粒径d_max从1.2 mm~40 mm变化）,验证了所提理论与方法的合理性。     

基于断裂韧性预报复合材料层合板的开孔拉伸强度

开孔层合板的强度预报往往取决于孔边的临界长度,它不仅与材料性能,而且与铺层、孔径都有关。本文基于线弹性断裂力学,提出了一种预报对称铺层层合板开孔拉伸强度的新方法,只需提供正交层合板的断裂韧性和无缺口层合板的拉伸强度,显著降低对实验数据的依赖性。首先,将临界长度表作为层合板断裂韧性和无缺口拉伸强度的函数,再通过正交层合板[90/0]_8s的紧凑拉伸试验和虚拟裂纹闭合技术,确定出0°层断裂韧性,进而计算得到任意对称铺层层合板的断裂韧性。本文测试了T300/7901层合板[0/±45/90]_2s和[0/±30/±60/90]_s的开孔拉伸强度,孔径分别为3 mm、6 mm和9 mm。理论预报结果与试验值吻合较好,最大误差为15.2%,满足工程应用需求。