高温长期运行Cr-Mo钢断裂性能微试样测试实验研究

开展采用小冲杆微试样试验技术评定材料断裂性能的研究.针对2.25Cr-1Mo钢(脆化态和脱脆态)及1.25Cr-0.5Mo钢,将小冲杆试验测试结果与常规冲击韧度及断裂韧度试验结果相关联,得到小冲杆试样变形过程中消耗的总变形能与常规夏比冲击功间的对应关系经验公式,以及小冲杆试样等效断裂应变与材料延性断裂韧度间的关联式,说明可以直接采用小冲杆试验结果估算材料的冲击及断裂韧度值,为无法取标准试样进行材料抗断裂性能测试场合提供了一种可行的间接测试技术.     

10Cr9Mo1VNbN铁素体钢的动态断裂韧度

采用标准夏比Ｖ型缺口试样的示波冲击试验获得了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢的冲击特性和动态断裂韧度，对冲击过程进行了断裂力学分析，并检验了裂纹启裂能量，裂纹扩展能量，总冲击能量，动态断裂韧度之间的相关性。     

常用压力容器钢断裂行为研究

利用三点弯曲试验,测试了16MnR、20R和Q235B三种常用压力容器钢的断裂行为和断裂韧度,并用扫描电镜观察了试样的断口形貌。结果表明：三种材料常温下均呈现韧性断裂,所有试样断口均存在裂纹分层现象,其中以16MnR裂纹扩展区分层现象最不明显,而Q235B裂纹扩展区分层现象最明显;当裂纹扩展方向与分层方向不一致时,分层现象的存在阻止了裂纹的扩展,从而提高材料的强度与韧度。     

蠕墨铸铁断裂韧度的试验研究

比较四种热处理方法下蠕墨铸铁试样的断裂韧度.试验结果表明,蠕墨铸铁的断裂韧度受不同基体组织的影响比较明显;受不同石墨形态的影响显著,与结构钢不同,蠕墨铸铁的断裂韧度随材料的屈服强度增大而增大,随石墨颗粒的长厚比增加会急剧下降.     

多边形铁素体的体积分数和大小对管线钢落锤撕裂性能的影响

在天然气管线脆性断裂止裂的研究中,由于落锤撕裂试验(Drop weight tear test,DWTT)采用了全板厚试样,其试验状态接近管道在实际情况下的应力应变状态,能充分显示管材断裂的真实状况及其止裂能力,所以,DWTT已经成为评价管线钢脆性断裂止裂能力的重要方法,并以试样的断口纤维率(Shear-areapercentage,SA)大小作为衡量标准.在不同的工业生产条件下轧制X70管线钢,并对它们进行落锤撕裂试验、疲劳试验、拉伸试验及冲击试验,探讨X70管线钢显微组织中多边形铁素体体积分数和大小对DWTT断口纤维率的影响.研究结果表明,当多边形铁素体作为第二相存在时,断口纤维率随着多边形铁素体体积分数的增加呈现出先上升后下降的特点;当多边形铁素体作为主要基体组织存在时,断口纤维率主要受多边形铁素体晶粒大小的影响,并且晶粒越细断口纤维率越高.     

预应变对管线钢低温断裂韧度影响研究

油气管线无论是在安装还是在服役过程中,都会不可避免地产生大塑性应变(即预应变).为了研究预应变对材料力学性能和断裂韧度的影响,对X80管线钢原材料和塑性变形材料分别进行不同温度下的拉伸试验和断裂韧度试验,并对试样断口形貌进行分析.试验结果表明,温度对管线钢的断裂韧度具有显著作用,钢材的断裂韧度随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉伸预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压缩预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧度,进一步增加脆性断裂发生的概率.因此,在管道设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对管线钢断裂行为的影响.     

6061铝合金断裂机理的原位拉伸研究

用SEM-520原位拉伸试验对不同应力状态下6061铝合金试件的断裂过程进行研究.结果表明,不同应力状态下的铝合金试样在拉伸过程中其表面均产生了大量的滑移带,但断裂机理不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝聚合型混合剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6061铝合金晶界处为最薄弱环节,微裂纹形核于晶界,随载荷的增加,微裂纹长大和扩展.微裂纹之间通过扩展或剪切而连接导致试样断裂;试样最小断面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向就越明显,断口越光滑.     

两种缺口Q420钢的低温断裂韧度

结合工程应用背景,采用Q420桥梁用钢板,加工成W/B=2、S/W=5的非标准三点弯曲试样,通过线切割和线切割后预制疲劳裂纹两种方式得到相同长度的初始缺口,对其-30 ℃的低温断裂韧度进行试验研究,分析比较两种缺口试样断裂韧度测试条件值Kq和强度比Rsb,评价具有以上两种缺口时材料对脆性失稳扩展的不同抵抗能力,并求得相应的缺口修正系数;最后,从试样的P-V曲线图和断口分析其中的原因.试验分析结果为Q420钢的具体工程应用提供依据.     

应用解理断裂局部法预测任意应力-应变关系材料断裂韧度KIC的新方法

提出了采用解理断裂局部法模型预测任意应力-应变关系材料断裂韧度的新方法,并预测了国产A508-Ⅲ钢及16MnR钢在不同解理断裂概率时的断裂韧度,从理论上证明了对于大多数压力容器所使用的C-Mn钢,62%的解理断裂概率相对应的载荷是最有可能引起结构解理断裂的载荷,此时对应的断裂韧度值也最有可能接近材料真实的断裂韧度值.国产A508-Ⅲ钢及16MnR钢三点弯曲试样62%的解理断裂概率相对应的断裂韧度值与试验值较为接近.     

平纹编织C/SiC复合材料层间断裂行为试验研究

通过双悬臂梁和端部切口弯曲试验分别对平纹编织C/SiC复合材料的Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)层间断裂行为进行试验研究,得到该材料以临界能量释放率GⅠC和GⅡC表征的层间断裂韧度值.试验后利用光学显微镜对两组试验的试样断口进行显微观察,以分析其破坏机理.结果表明:Ⅰ型层间断裂韧度值GⅠC和Ⅱ型层间断裂韧度值GⅡC分别为(737.2±57) J/m2和(1082.7±90) J/m2;Ⅰ型开裂为层间SiC基体沿初始裂纹方向的断裂破坏;Ⅱ型开裂与Ⅰ型开裂相似,但裂纹上下表面包裹碳纤维束的SiC基体发生脱落,并且出现碳纤维束中部分碳纤维剪切破坏.     

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     

电液伺服动静万能试验机主要试验功能及方法

简要介绍电液伺服动静万能试验机的发展及在国内实验室的服役现状,并对与该类试验机相关的试验功能及方法进行了介绍,指导用户更好地了解和使用电液伺服动静万能试验机,提高该类试验机的使用率。     

动态弹塑性断裂韧度J_(Ⅰd)测试方法研究

借助于示波冲击实验 ,建立加载速率 KⅠ ≈ 10 5MPa·m/s条件下 ,测定材料动态弹塑性断裂韧度JⅠd的方法。通过计算得到三点弯曲试样的动态裂纹尖端张开位移COD以及动态裂纹扩展量Δa ,在此基础上得到裂纹动态起裂点。在动态弹塑性断裂韧度JⅠd的计算中 ,考虑了材料动态应力—应变行为的影响。船用 945钢的测试结果表明 ,文中建立的方法简单、方便 ,适合于工程应用     

仪器化夏比冲击力值分析方法

基于仪器化冲击力一位移曲线记录的特征力值点并结合常规静态拉伸试验,介绍基于力值分析方法(force based analysis,FBA)所建立的用于评价材料动态断裂性能的参数集,包括断面剪切比例PSF估算值、σyd Fgy Fm、Ju、J/σyd.关键曲线(key curve,KC)所拟合出的解析方程表征了试样在冲击载荷作用下的塑性变形行为,并可以用来确定屈服力在力值一位移曲线上的位置,即拟合曲线与力值一位移曲线第二个波峰上升段的交点,从而计算出动态流变屈服应力.此外,以两组典型的具有相同E、不同PSF性能的熔敷金属为例,详细介绍FBA方法在评价材料冲击韧度中的应用.如Fgy/Fm指标反映塑性变形的不稳定性,Ju、J/σyd指标则与不稳定裂纹产生的临界容限及其失稳断裂韧度密切有关.这些量化的参量指标弥补了传统夏比冲击的不足,成为评价金属动态断裂性能以及揭示其断裂机理的重要分析工具.     

约束层阻尼板的有限元建模研究

粘弹性材料（VEM）的本构关系随频率和温度的变化而变化，对粘弹结构难以进行动特性分析及控制研究。基于Hamilton原理，给出了一种建立约束层阻尼（CLD）板动力学方程的新建模方法，建模时，考虑到VEM的纵向位移影响，并引入虚拟自由度，导出了标准二阶定常线性系统模型，从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程。采用GHM方法描述VEM的本构关系，它能直接与有限元法融合。算例分析了夹芯层为ZN—1型粘弹性材料的CLD悬臂板的动态特性，并与相关文献中的计算及试验结果进行比较，计算结果更加准确，表明新建模方法是准确的。     

货车心盘存在的问题及改进建议

针对货车心盘在运用与检修时存在的问题，分析其原因，并提出改进建议。     

低速物体撞击下粘弹性基支矩形弹性薄板的动力响应

针对了工程实践中所遇到的撞击问题,研究分析了半无限线性粘弹性Winkler基础上的矩形弹性薄板受低速刚体撞击的动力响应问题,推导出了关于撞击力F（t）的非线性Volerra积分方程,得出了薄板位移响应W（x,y,t）的一般表达式,并给出了求解计算的数值方法。作为应用实例,对四边简支弹性方薄板在中心受刚球撞击的问题进行了分析计算,并对结果进行了对比讨论。     

往复压缩机焊接活塞失效分析

某压缩机焊接结构的活塞部件在服役过程中,其侧面环板脱落并撕裂.通过化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验以及超声波检测等手段对其进行失效分析.结果表明：失效环板为轧制状态是导致其性能呈现各向异性、内部应力不均从而造成撕裂破坏的原因之一.此外,环板过薄导致板材厚度方向抵抗层间撕裂的能力不足,在焊接过程中易产生翘曲变形,并使得最后焊接部位易出现未焊透现象,从而造成焊接部位强度不足导致环板脱落.     

筋板结构动力学特性边界元法解析研究

研究加筋薄板结构动力学特性多域合成的边界元建模解析方法。将矩形板沿梁划分为若干个区域,同时把梁的约束等效为作用在薄板区域上的反力,基于板、梁元件的动态基本解,由边界元法推导出带约束反力的梁和薄板的兰量控制方程,并依据耦合边界上的连续条件,运用多域合成的解析方法快速地建立筋板结构的动力学方程。数值算例表明,文中方法不但节省了计算量,而且具有良好的计算精度。     

复合材料层合板在低温环境下冲击拉伸性能的研究

采用自制的复合材料动态低温拉伸实验装置,研究了玻璃布－环氧层板（ＧＦＲＰ）在０℃、－３０℃低温环境下的冲击拉伸力学性能,获得了ＧＦＲＰ材料的动静态拉伸力学性能参数。实验结果表明：在１０－５／ｓ到１／ｓ应变率范围和低温条件下,ＧＦＲＰ材料具有明显的应变率效应和温度效应。在低温环境下,当应变速率提高时,拉伸强度明显增大;和室温情形相比,在低温环境下,ＧＦＲＰ材料的拉伸强度有所提高。实验发现,在低温环境下ＧＦＲＰ材料具有动态韧性。还探讨了复合材料拉伸试样设计的一些主要问题。