缺陷容器的爆破试验及安全评定标准的研究

通过容器爆破试验研究了带裂纹容器的屈服发生、发展机制和各断裂参量在加载中的变化情况,并利用全面屈服准则、COD准则和J积分准则对容器上不同缺陷进行了评定。指出全面屈服准则是进行容器缺陷评定的一种有效方法,而COD设计曲线,J积分准则在评定容器安全上有一定的局限性。     

基于局部法高密度聚乙烯管道材料的断裂行为

作者主要对低温下高密度聚乙烯(HDPE)管道材料的断裂参量进行了测试，并对三点弯试样进行了有限元数值计算，分析了低温下具有不同裂纹尺寸的三点弯试样裂纹尖端应力应变场。利用试验和有限元计算结果，基于局部法对HDPE材料的抗开裂行为进行了研究。结果表明，采用局部法可对具有不同原始裂纹长度三点弯试样之间的断裂行为进行相互预测，并且预测结果与试验结果吻合良好。一方面验证了表征材料脆性断裂特征的参量m和σu与初始裂纹长度无关，为一材料常数；另一方面也表明局部法能有效地描述HDPE材料的脆性断裂行为。对于HI)PE管道材料，威布尔应力可以作为有效的断裂控制参量。     

高速电弧喷涂层的弹性模量

介绍了利用复合梁理论测量高速电弧喷涂层弹性模量的方法。通过三点弯曲试验，对高速电弧喷涂FeCrAl层和NiCr层的弹性模量进行了测量，分析认为涂层的固有特性是造成涂层弹性模量远远小于所用丝材的原因。这是因为涂层中气孔等缺陷的存在导致涂层实际体积小于涂层的宏观体积。此外，由于FeCrAl涂层的孔隙率和晶粒尺寸比NiCr层大，故其弹性模量小于NiCr层的弹性模量。     

提高焊接接头疲劳强度的低相变点焊条和超声冲击方法

由于焊趾部位存在有应力集中和残余拉伸应力,焊接接头的疲劳强度远低于基体金属,超声冲击和低相变点焊条的应用是近年来发展的提高焊接接头疲劳强度方法。通过对横向对接焊接接头和纵向角接板焊接接头试件的疲劳试验,在2×106循环次数下与普通E5015焊条焊态试件相比,超声冲击处理的两种型式接头的疲劳强度分别提高50％和71％,低相变点焊条焊接的两种型式接头的疲劳强度分别提高11％和41％,相应接头的疲劳寿命也有大幅度的提高。试验结果说明,两种方法都是提高焊接接头疲劳强度的有效方法,其中超声冲击方法的提高程度较高,而由于免去了焊后加工处理工序,低相变点焊条方法更适合于具有高值残余拉伸应力纵向焊缝焊接接头疲劳强度的改善。     

TIG熔修后T形接头的焊接残余应力及消除

用红外热成像仪测量了P355NL1钢T形接头在焊接过程中的温度场分布,得到焊接过程的温度循环曲线,并且与有限元方法模拟的温度场结果吻合,验证模拟计算的准确性;使用盲孔法,测量了T形板焊接MAG焊后、TIG熔修后以及热处理后的残余应力;采用间接法利用温度场计算结果计算了T形接头试板焊接残余应力场,模拟结果与实际测量的残余应力趋势相符.结果表明,TIG熔修能一定程度的降低焊缝中心的残余应力,但增大了熔修区域的残余应力;而通过整体热处理能有效地消除熔修带来的大部分残余应力,但仍有部分残余应力存在.     

国产锻造态316L不锈钢在高温高压水环境中的应力腐蚀行为研究

在模拟核电一回路的高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸方法,研究不同应变速率下锻造316L不锈钢的应力腐蚀行为,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行分析。结果表明,在290℃的高温高压水环境中,随着应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性逐渐增强。当应变速率为2×10~(-5)s~(-1)时,断口未发现脆性解理特征。应变速率为2×10~(-6)s~(-1)时,在290℃和320℃两种服役温度下,材料都具有一定应力腐蚀开裂倾向,敏感性随温度的升高也略有增强。当应变速率降为1×10~(-6)s~(-1)时,断口边缘呈现明显的脆性解理断裂特征。使用修正的Arrhenius模型来描述锻造316L不锈钢高温高压环境下拉伸时的本构关系,计算出变形激活能Q=213.7 kJ/mol,并得到了其高温拉伸本构方程,由本构方程计算得到的抗拉强度和试验所测值的平均相对误差为0.45%,说明该本构方程能较准确计算出锻造316L不锈钢在不同高温高压条件下的抗拉强度。     

金属基陶瓷涂层/钢基体界面裂纹的应力强度因子

将三点弯曲断裂力学试验与有限元分析(FEA)结合起来计算LX88A涂层与Q345钢界面裂纹的复应力强度因子.结果表明,对于三点弯曲试样,当发生界面断裂的临界载荷较小时,涂层试样的界面裂纹尖端附近存在K控制区,但K因子随临界载荷的增大,K因子控制区消失,发生失效的现象.对于三点弯曲试样,当临界载荷超过一定值时,线弹性断裂力学已经不能描述界面裂纹尖端场.因此,在后续研究中有必要使用弹塑性断裂力学和概率断裂力学对此类界面裂纹进行分析.     

P92钢高温断裂韧性的试验

文中以P92耐热钢为研究对象,研究了不同尺寸的开侧槽和不开侧槽的紧凑拉伸试样在630 °C下的断裂韧性,得到了相应的的阻力曲线及断裂韧度J_Q. P92钢在高温下为典型的韧性断裂机制. 基于三维有限元计算对侧槽的拘束效应进行表征,结果表明,侧槽可明显提高试样的拘束水平,试样尺寸越小,J阻力曲线差异越明显. 随载荷增大,非侧槽试样的拘束变化更明显,开侧槽将导致试样阻力曲线不同. 试样尺寸及结构的改变,对韧性材料的阻力曲线影响较大,而对断裂韧度值影响较小. 试样开侧槽之后裂纹扩展更平齐,可优化断裂韧性试验过程.     

基于混合硬化模型的Ti-6Al-4V低周疲劳损伤分析

以连续损伤力学(CDM)为基础,根据Ti-6Al-4V钛合金应变疲劳试验结果,改进了Krajcinovic和Lemaitre提出的损伤本构模型,并拟合确定了损伤模型参数;将该损伤本构模型编写为USDFLD子程序并耦合到ABAQUS有限元软件中. 使用Chaboche非线性随动强化和非线性各向同性硬化的混合硬化模型来描述Ti-6Al-4V钛合金的弹塑性行为,并拟合确定了混合硬化模型参数. 模拟了材料在不同应变幅下的低周疲劳损伤演化. 结果表明,损伤模型预测寿命和试验寿命吻合较好,对比试验和模拟结果可以发现,损伤模型预测寿命的平均误差为3.878%.     

P92钢焊缝金属高温低周疲劳行为分析

P92钢常用于锅炉高温、高压主蒸气管道等部件,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组的安全可靠运行. 文中通过P92钢焊缝金属在630 ℃下的低周疲劳试验,研究了低周疲劳行为及其循环应力应变关系,采用塑性应变能密度对其低周疲劳进行了寿命预测,并根据断口形貌,分析了P92钢焊缝金属的断裂机理. 结果表明,P92钢焊缝金属表现出循环软化特征;其低周疲劳寿命与应变幅值满足Coffin-Manson关系;采用塑性应变能密度的方法可以很好地预测P92钢焊缝金属低周疲劳寿命. 二次裂纹密度的增加是其在高应变幅下寿命下降的主要原因.