MTS万能材料试验在石油管材止裂韧性测试中的应用

建立起以ＭＴＳ８１０．１５万能材料试验机为主体的止裂韧性试验装置，对石油天然气输送管材进行了平面应变止裂韧性测试，结果表明可以运用ＭＴＳ万能材料试验机进行材料止裂韧性试验，并对材料的止裂韧性进行了分析探讨。     

船体钢止裂性能表征参量止裂温度和止裂韧性的对比分析

基于AH36、EH36和FH500三种船体钢的梯度温度场型双重拉伸试验结果,对止裂温度和止裂韧性分别作为止裂性能表征参量的特点进行了分析。结果表明,与止裂韧性相比,止裂温度测试稳定性好、工程适用性好,更宜作为船体钢止裂性能的工程应用表征参量。     

薄钢板止裂韧性试验及讨论

介绍了ASTM E1221标准止裂韧性试验方法在薄钢板上的应用,止裂韧性测试方法及特性,说明了裂纹止裂在实际构件上的应用。     

止裂韧性K_(ca)的测试结果不唯一性证明

针对国际船级社规范UR S33《Requirements for use of extremely thick steel plates》中规定的止裂韧性Kca的测试要求,基于包含温度场参量的计算式证明了止裂韧性Kca测试结果存在不唯一性。     

集装箱船用高强度厚钢板止裂韧性指标值的初步实验验证

针对大型集装箱船用85 mm和90 mm高强度EH40和EH47厚钢板,结合最大设计应力和不同止裂韧性值对应的温度,开展了等温型双重拉伸试验,以验证止裂韧性技术指标值(板厚80 mm时-10℃下止裂韧性Kca≥8 000 N/mm~(3/2))的有效性。结果表明,对于试验用高强度厚钢板,在-10℃、K_(ca)=8 000 N/mm~(3/2)条件下,钢板能够止裂,技术指标值有效。     

δ_5间接测量法测试管线钢止裂韧性CTOA试验研究

为解决多数实验室不具备δ5专用夹式引伸计而无法实现δ5间接测量法对裂纹尖端张开角CTOA的测试问题,该文另辟蹊径借鉴直接法测试CTOA中的数值图像相关方法,通过工业摄像机采集试样撕裂过程图像,然后在图像上直接测试δ5和裂纹扩展量Δa,进而求得裂纹尖端张开角CTOA。采用该方法重点测试3件X80管线钢试样的稳态裂纹扩展阶段临界CTOA值(CTOA)c,并依据试验断裂形式从原理上分析试验结果的有效性,确认被测X80管线钢的(CTOA)c为10.32°。     

天然气管道全尺寸止裂实验中的引燃实验

为了在天然气输气管道全尺寸止裂实验中,有效收集天然气管道爆燃后的热辐射、冲击波和管道止裂尺寸等数据,采用电子雷管及其芯片技术,对管道天然气泄漏扩散并发生爆燃进行了模拟实验。运用线型聚能切割器在内装天然气的管道上爆破切开1条初始裂缝,在管道周围布置引燃弹点燃泄漏天然气与空气的混合物,利用电子雷管及其芯片控制起爆及引燃弹的发射时间,实现了精确点火。输气管道失效爆破实验取得了预期效果,为天然气泄漏危害范围的研究和输气管道钢材质量的判断提供了科学依据。在天然气输气管道全尺寸止裂实验的爆破工程中成功运用了电子雷管及其芯片技术,对类似爆破工程具有一定的参考意义。     

落锤撕裂试验的发展及其在评价材料韧断止裂性能中的应用

综述了按GB/T 8363与API RP 5L3等标准所执行的铁素体钢落锤撕裂试验(DWTT)技术的发展概况及其在评价高强度、高韧性金属材料动态断裂性能,特别是在韧断止裂性能中的应用,如高等级管线钢、压力容器用钢以及高止裂性能船板用钢等。具体而言,第一代DWTT试验机具有较高打击能量冲断试样暴露断裂面,仅用于评价设定温度断口剪切面积分数pSA指标;第二代试验机可实测试样的DWTT吸收能,是夏比冲击技术在大尺寸试样与实物性能评测中的重要拓展;第三代试验机具备仪器化测力分析功能,可结合弹塑性断裂力学原理开展动态断裂性能评价,特别是评估管线钢的临界裂纹尖端张开角度指标,即ψCTOA,c。     

含圆形埋藏裂纹金属构件电磁热止裂时应变能密度分析

对带有圆形埋藏裂纹金属构件在脉冲放电瞬间的应变能密度进行了理论分析。在求解过程中,以张开型裂纹为例,应用了热传导、非定常热应力及汉克尔变换等理论知识,得出了含埋藏圆片裂纹在脉冲放电瞬间的温度场理论公式、热应力场公式和应变能密度公式。由热应力场公式和应变能密度公式可知,放电瞬间电磁热在裂纹尖端形成热压应力场,热压应力对金属构件做负功,减小了拉应力对构件的破坏程度,放电后构件的应变能密度降低了。以Cr12MoV模具钢中埋藏圆裂纹止裂为例,具体计算了脉冲放电前后不同拉应力作用下的应变能密度变化情况,为空间裂纹电磁热止裂技术的实际应用提供了理论基础。     

高强度厚钢板止裂韧性K_(ca)影响因素分析

统计分析了26组采用TMCP工艺制造的高强度厚钢板-10℃止裂韧性(K_(ca)~(-10℃))与碳当量(C_(eq))、晶粒度(GS_)、磷含量(w(P))和板厚(t)的相关性规律,结果表明,提高碳当量、增大晶粒度、降低杂质元素磷的含量、减小板厚均有利于止裂韧性的提高,在此基础上建立了止裂韧性与碳当量、晶粒度、磷含量和板厚的回归方程:K_(ca)~(-10℃)=23 443.45·C_(ep)+276.51·G_S-0.77·w(P)·t~3-2.75·t~(1.5)。     

油气井高能气体压裂P—t测试仪的应用研究

目前，油气井特种增产技术发展很快，且种类繁多，但高能气体压裂技术是一种主要的特种增产技术。而研究压裂过程的压力－时间曲线对深化化其机理，提高其压效果必不可少的重要途径。高能气体压裂采用两种施工工艺；一是电缆下井，液柱压挡，地面点火的施工 是油管送璐顺与液柱复合压挡，撞击引的施工工艺。     

7075T73510合金断裂韧性和疲劳裂纹扩展

研究了７０７５Ｔ７３５１０合金的断裂韧性和疲劳裂纹扩展行为，分析不同方向性能差异的原因。结果表明：合金的断裂韧性依赖于取向。Ｌ－Ｔ方向的断裂韧性值远大于Ｔ－Ｌ方向。而其疲劳裂纹扩展速率对应力比更敏感，无论Ｔ－Ｌ还是Ｌ－Ｔ方向，Ｒ＝０．６时的ＦＣＧＲ值是Ｒ＝０．１时的二倍左右。在相同应力比和较小的△Ｋ下，两个方向的ＦＣＧＲ值基本无差异。文中认为：呈带分或串状分布的杂质相对Ｔ－Ｌ向怕裂韧性影响较大。     

MM-200摩擦磨损试验机摩擦系数动态测试系统的实现

利用荷重传感器、PCI数据采集卡将MM－200型摩擦磨损试验机改造成具有动态测试功能。论述了利用Matlab设计滤波器和用VC＋＋开发相应实现软件的方法。改造后的摩擦磨损试验机能动态地测试摩擦系数。     

水库护坡静冰压力及断裂韧度测试研究

该文结合典型水库的实际工程问题,将断裂力学引入进来,从断裂力学的角度分析了该水库护坡产生冰冻破坏的主要原因,针对冰体材料对应变速率反应敏感的特性,在满足条件下,对其进行了符合脆性破坏的断裂力学试验,并分别得到相应的断裂韧度值K_IC和G_C。同时,将其同采用半解析有限元法计算所得到的数值解相比较,两者结果相近、规律相同,进而说明该理论模型及其研究方法是合理有效的。为季节性冻土地区水库护坡抗冰冻破坏问题的研究进行了有意义的尝试,并为其设计提供了参考和依据。     

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。     

西气东输管道裂纹的韧性减速机理研究

将动态断裂力学的基本原理、基本方法和止裂判据与壳体动力学的有限元方法相结合,形成了求解输气管道裂纹扩展问题的数值分析方法.对于高韧性钢,塑性功卸载引起的热耗散不可忽略.为此根据瞬态裂纹扩展条件下的整体能量平衡方程,在有限元中构造了求解瞬时速度的迭代算法.其中以材料的热耗散比率为主要构成的动态断裂韧性由实验测得,在计算中作为裂纹扩展速度的函数代入,形成韧性减速机理.为了给出计算需要的参数,推导了双试件DWTT法测定热耗散比率的公式.     

混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析

该研究工作对混凝土这一多相的复合材料,通过实验和理论相结合的科学手段,建立了一套完整的描述混凝土裂缝发展的断裂理论以及分析方法。根据实验观测结果提出了双K断裂参数,可以反映混凝土裂缝发展特性。在线形渐进叠加假定基础上,给出了双K断裂参数的解析表达式。根据分布于断裂过程区上粘聚力对裂缝扩展阻力的增强作用,得到了双K断裂参数适用的解析解,并通过实验分析了各种可能因素对双K断裂参数的影响。在考虑粘聚力影响条件下,提出了裂缝扩展阻力的新KR曲线,并将双K断裂参数与之对应起来。研究工作又通过能量的观点提出了与双K断裂参数相对应的以能量释放率为参数的双G断裂参数。通过数值计算和实验分析证实了能量法和应力场法在描述混凝土断裂性能方面的等效性。     

凹凸棒增强聚丙烯复合材料断裂韧性和断面分维的相关性

本文应用Wiliams新近提出的方法,研究了凹凸棒增强聚丙烯复合材料的冲击断裂韧性(G_c).通过测试断面的轮廓线,采用一种改变粗视化程度的方法,确定出断面的分维.结果表明,断裂韧性和断面分维存在一定的相关性,并就此进行简要讨论.      

断裂动力学有限元程序的开发及在天然气管道裂纹扩展问题上的应用

许多工程问题是由于流（气）体压力导致了结构开裂,裂纹迅速扩展或者止裂,这被认为是断裂动力学最前沿的研究领域。本文描述了应用于分析流体／结构／断裂耦合作用问题的计算程序ＰＦＲＡＣ（ＰｉｐｅｌｉｎｅＦＲａｃｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓＣｏｄｅ）,和它在天然气管道裂纹迅速扩展问题上的应用。基于断裂动力学的模式,提出了裂纹扩展和止裂的判据。对于裂纹驱动力的计算,给出了节点力释放技术和能量平衡方法的具体应用。根据实际管道开裂试验的数据,提出了便于非耦合作用计算的裂纹后面气体压力衰减模式。针对钢制和塑料制天然气工程管道,给出了部分计算和试验的结果。     

超浅层无壳体爆燃压裂技术的研究与应用

分析了超浅作业层段中无壳体爆燃压裂技术失败的原因,设计了新的传火药配方和弹体外敷材料,并对其进行了互配方案的优化;且对优化后的互配方案进行了模拟HS1工况的二次优选;最后,将最优方案改进的无壳体爆燃压裂技术成功地应用于HS1油井的超浅层作业中,拓展了此技术的应用范围。