钢解理断裂应力的测量和物理意义

用二维平面应变有限元计算了不同尺寸四点弯曲（4PB）缺口试样缺口前的应力分布。通过测量解理起裂源的位置，精确测定了一种钢的细观解理断裂应力和σ1和宏观理解断裂应力σF。结果表明，σF的测量比σf更简单和方便，σf的值可以用σF估计。随试样尺寸的增加，σF和σf的值基本不变，σF的分散性不于σf。稳定的σF和σf的下限值可以用比Griffit-Owen试样尺寸大的试样测得。σf可精确用于细观解理断裂机理的分析，并表征了钢的本质韧性。建议σF作为一个潜在的工程参数，用于钢的理解断裂韧性评价和结构安全设计。     

低碳钢低温解理断裂应力计算

本文利用弹塑性大应变等参有限元法,对Chacpy缺口和任意裂缝四点弯曲试样的应力应变场进行了计算。并基于S_(co)—解理特征应力物理模型,对低碳钢低温解理断裂应力进行了计算。其计算结果与实验结果相吻合。本文还根据计算和实验结果。对工程塑脆转折温度进行了定义。     

幂硬化材料解理断裂应力σf的测定

提出了在测定幂硬化材料解理断裂应力σ１的方法，并且测定了１６ＭｎＲ母材及焊缝金属低温下的σｆ。     

65Mn钢锁片断裂分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验和断口分析等方法,对65Mn钢锁片在装配过程中出现断裂的原因进行了分析。结果表明:断裂锁片由于热处理时回火工艺不当,产生了回火脆性,在装配外力作用下导致锁片发生了脆性断裂。据此提出了采取调整回火工艺参数的措施,从而消除了回火脆性,锁片在装配过程中再未出现断裂现象,确保了产品质量。     

高温过热器T91/TP347H异种钢焊接接头断裂失效分析

某电厂超临界火电锅炉的高温过热器管在服役约4×10~4 h后,T91/TP347H异种钢焊接接头T91钢管侧出现环向断裂事故。通过宏观检查、结构分析、化学成分分析、金相检验及硬度测试等方法,对该焊接接头断裂失效的原因进行了分析。结果表明:焊接接头的T91钢管侧内壁车削后的厚度小于钢管的最小需要壁厚,该处钢管过量车削后的结构造成的工质流动变化引起了局部超温,材料加速老化,钢管强度下降;T91钢管侧热影响区由于强度不足而发生胀粗,产生蠕变裂纹,裂纹在轴向应力的作用下不断扩展,最终引起钢管环向断裂。     

65Mn钢卷断裂分析

65Mn钢卷在冷轧前剥壳时产生断裂。通过化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析对断裂原因进行了分析。结果表明：断裂是由于钢卷心部存在硬组织偏析带和较多MnS夹杂所致。     

Al-Mg合金的解理与沿晶断裂

研究了化学成分和拉伸条件为Al-Mg合金的断裂行为的影响。结果表明，钠含量对合金的拉伸性能和断裂行为有显著的影响，含钠量较高的合金显示出很低的延伸率，而钠含量较低的合金具有很高的延伸率。断口观察表明，含钠量较高的合金发生脆性断裂，断口为解理和沿晶混合型。而钠含量较高的合金发生韧性断裂，断口为韧窝型。在所研究的范围内，镁对合金断裂行为的影响不大，钠是导致合金发生脆性断裂的原因。     

IF钢压薄滚焊接头断裂机理

研究了ＩＦ钢压薄滚焊接头断裂的机理，结果发现，裂纹首先在熔合底部的熔核区以微孔聚合的方式形成，并向粗晶区扩展，然后裂纹在粗晶区内一沿一定的解理面扩展，最后在部分再结昌区以滑移面分离的方式断裂。     

不同形态铁素体试样低温断裂行为的研究

采用热模拟方法,模拟不同形态的针状铁素体、板条状铁素体和魏氏组织的试样,测定试样的断裂参量,发现不同形态伯铁素体具有不同的解理断裂应力σｆ,而且韧性高的σｆ也高;断口分析结果也表明,不同的铁素体具有不同的断口特征。低温下解理断裂的发生满足两个条件;切应力达到临界的切应力;正应力达到解理断裂应力。     

CF-62钢焊接接头断裂韧性分布的试验研究

对ＣＦ－６２钢焊接接头Ｊ－Ｒ阻力曲线和断裂韧性Ｊ１Ｃ进行了８测试，并用参数假设检验及概率级等方法，对试验结果进行了分析和检验，得到了Ｊ１Ｃ的分特征值，为高强钢焊接接头断裂韧性的测试方法提供了依据。     

损伤对低合金钢缺口试样解理断裂韧性的影响

对一种低合金钢的缺口试样在常温下进行了不同预加载荷的四点正、反弯曲实验,以在缺口前引入不同的微孔洞损伤量,然后通过高温回火消除残余应力和加工硬化。在-196℃低温下进行弯曲断裂实验,通过力学参数的测量和微观观察就损伤对缺口试样解理断裂韧性的影响进行了实验研究。发现,当预载荷比F0/Fgy<1.1时,预载荷对缺口解理断裂韧性基本无影响,其原因是在缺口前未产生微孔洞损伤。当F0/Fgy>1.1后,缺口解理断裂韧性随F0/Fgy的增加而迅速下降,其原因是缺口前的微孔洞损伤引起的局部高应力应变集中促使解理起裂发生在低载荷下。     

DETERMINATION OF THE ENERGETIC PARAMETERS CONTROLLING CLEAVAGE FRACTURE INITIATION IN STEELS

Abstract— The process of brittle fracture in steels can be divided into three distinct steps: (1) initiation of a microcrack in a brittle particle, (2) propagation of the microcrack into the surrounding matrix and, finally, (3) crack progression through the matrix. Depending on microstructure, temperature and loading rate, the critical step which controls cleavage fracture is subject to change. In this work the behaviour of different microalloyed steels is considered and the energies γ_pm and γ_mm, which define the stress necessary for the microcrack to surmount steps 2 and 3 have been experimentally determined. While the γ_pm value remains constant around 7 J/m², it has been observed that γ_mm is dependent on temperature. At −196°C the value is lower than 50 J/m² and at room temperature it is higher than 200 J/m². This increase in the matrix-matrix energy with temperature increases the probability of microcracks, generated in particles, arresting at grain boundaries. This is the reason why refinement of grain size has an important effect in improving the fracture toughness at room temperature.     

初始损伤对不同钢组织缺口试样解理断裂韧性的影响

通过对两种钢热处理后得到的三种材料组织的缺口试样在常温下进行了不同预加载荷的四点弯曲正反弯实验,以在缺口前引入不同的微孔洞损伤量,而后通过高温回火处理消除残余应力和加工硬化。随后在-196℃低温下进行弯曲断裂实验,通过力学参数测量和微观观察就初始损伤对不同钢组织缺口试样解理断裂韧性的影响进行了实验研究。研究表明,对于材料A和C,随预加载荷比P0／Pgy的增加,材料中的初始损伤量增加,从而使材料的缺口解理断裂韧性降低。其原因是初始损伤的长条形孔洞附近产生了局部高应力应变集中,促使了解理断裂过程的进行。细晶粒A材料的初始损伤量大,韧性下降幅度大。对于材料B,初始损伤主要为小尺寸的球形孔洞,并且其损伤量远小于材料A和C,故B材料的缺口解理断裂韧性几乎不随预加载荷比变化。     

X70管线钢焊缝金属弯曲脆断分析

用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了X70管线钢焊缝金属弯曲脆断的原因。结果表明，焊缝金属中存在的非金属夹杂物，在低应力作用下形成微裂纹成为裂源，加之焊缝组织中存在大量的M-A结构群，从而发生焊缝金属在室温下的解理断裂。     

应变速率对低碳钢解理特征应力的影响

本文在■=5.55×10~(-4)/s 和■=1.1×10~0/s 两种应变速率下,研究了16Mn 钢的低温拉伸断裂行为。由此分别确定的解理特征应力 S_(co)数值相等,表明了解理特征应力不受应变速率的影响。     

钢结构构件在高应力集中区脆性破坏倾向性

含高应力集中钢结构构件的厚度是影响其发生脆性破坏的一个重要因素，它的影响是和其应力集中区的复杂应力状态相联系的。本文介绍含缺口的受拉钢构件应力应变关系在不同厚度和缺口曲率半径情况下的变化及其对构件发生脆性破坏可能性的影响。     

箱型柱-H型钢梁节点断裂机理及梁翼缘扩大头和长槽孔节点研究

对箱型柱-H型钢梁常规节点进行了低周往复循环加载试验和基于椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型的数值模拟和断裂分析。结果显示：箱型柱对梁的强约束,使梁翼缘对接焊缝应力集中严重,裂纹起始于几何突变剧烈的对接焊缝侧边。箱型柱-H型钢梁常规节点呈脆性断裂,节点塑性转角达不到临时指南FEMA要求的0.03rad。以考虑焊接缺陷和焊接残余应力的结构钢椭球面断裂模型为判据,提出了梁翼缘扩大头和长槽孔箱型柱-H型钢梁节点构造,进行了低周往复循环加载试验和数值分析。结果表明：扩大头构造显著减缓了对接焊缝侧边的应力集中程度,长槽孔促使箱型柱-H型钢梁节点在梁削弱截面形成塑性铰。当对接焊缝扩大头和梁翼缘长槽孔构造参数适当时,箱型柱-H型钢梁节点的塑性转角可达到FEMA要求的0.03rad,承载力和常规节点相当。