X60管线钢非穿透裂纹体的断裂研究

对X60管线钢进行了不同形状的表面裂纹、单边和双边角裂纹等非穿透裂纹形式的断裂实验,结合断理解理论分析和断口宏微观分析,探讨了穿透裂纹的断裂实验数据用于一般三维形态裂纹体断裂的可行性,结果发现,裂纹在起裂后并不连续扩展,而是严重钝化,发生明显预缩后才失稳扩展;各种非穿透裂纹体断裂过程中,由于裂纹在起始和不同扩展阶段与厚度方向的相对方位不同,导致三维约束效应与分层裂纹的耦合效应不同;各理解纹形式下的起裂临界应力强度因子值比穿透理解纹的平均值低9．6％－45％,导致三维约束效与分层裂纹的耦合效应不同;各裂纹形式下的起裂临界应力强度因子值比穿透理裂纹的平均值低9．6％－45％,研究表明基于穿透裂纹实验数据得到的名义断裂韧性不是客观的断裂评定指标,而是随几何形状、尺寸、理解纹取向等变量而变化,因而不能作为管道断裂评定的控制参量。     

LC4CS铝合金三维复合型断裂的试验研究

设计并完成了LC4CS铝合金2mm,4mm,8mm,14mm等四种不同厚度紧凑拉伸试样的Ⅰ＋Ⅱ复合型断裂试验，得到各个厚度下不同加载条件时不同加载条件的载荷位移曲线和裂纹起角。结果表明试样厚度和载荷复合比对试样的承载能力，裂纹起裂角均有明显影响，纯I型载荷下载薄试样的承载能力好于厚试样；Ⅰ＋Ⅱ复合载荷条件下4mm的承载能力最大，2mm和8mm接近，14mm最小，纯Ⅱ型载荷条件下各厚度的承载能力基本一致。2mm试样的起裂角值与14mm试样的值很接近，4mm试样的值略高，8mm试样的值低得多，基于平面假设基础上的最大周向应力准则能够很好地预测2mm薄试样和14mm厚试样的裂纹起裂角，但预测8mm中间厚度时误差很大，此结果为建立三维复合型断裂准则提供必要的试验基础。     

M/M/C/m/m排队系统模型的飞机战伤抢修研究

抢修力量配置是飞机战伤抢修复杂系统的核心因素.损伤飞机在抢修系统中的停留时间是进行抢修力量配置的关键指标.首先用排队论的观点,从飞机战伤抢修系统的特性出发,结合对系统榆入过程的分析,得出抢修力量预测模型即M/M/C/m/m排队模型.然后通过对该排队系统状态转移方程求解,计算出损伤飞机在系统停留时间.最后通过实例分析,得出对战伤抢修力量配置的方法.     

厚度与分层耦合效应对X60管线钢断裂韧性的影响

通过对厚度分别为3,6,9,12和15mm的CT试样的断裂韧性实验和微观断口分析,研究了X60高韧性管线钢的断裂韧性和裂纹扩展阻力曲线的厚度与分层裂纹耦合效应,结果表明,分层裂纹与厚度方向的离面应力存在约束互相作用,厚度增加,分层开裂加剧,局部有效厚度并未增加,导致断裂过程中裂纹端部的一三维应力约束总是近平面应力的低约束状态,表观断裂韧性不随厚度变化,在有分层裂纹出现时,无法靠增加试样厚度获得材料的平面应变断裂韧性,由于分层与厚度的耦合作用与裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位密切相关,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道结构的安全评定并不完全可靠,研究还表明,塑 性区修正的有效应力强度因子与弹塑性J积分参量在失稳扩展前保持良好的等效性。     

V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场，分析了不同厚度含有V型缺口冲击度校缺口根部的应力集中系数、离面约束系数以及相对离面应力σz/σz0。结果表明：中面缺口根部附近的应力集中系数是B／α的函数，当B／α值较小时，随着B／α值的增加，界面缺口根部应力集中系数Kt增加，在B/α＝0.5附近达到最大值；一，界面缺口根部应力集中系数Kt随着B/α值的增加反而减小，沿厚度方向界面缺口根部附近应力集中系数Kt均小于相应中面的应力集中系数，缺口根部的应力集中系数Kt是z/B和B／α的函数。沿厚度方向界面缺口根部附近的离面约束系数Tz也是z/B和B／α的函数，随着厚度的增加离面约束系数Tz增大，离中面越近离面约束系数Tz越大。根据上述结果分析了高强度管线钢在冲击试验中断口产生分层裂纹的原因。     

不同缺口取向X70管线钢三点弯曲断裂试验研究

通过对X70管线钢不同厚度含不同V型缺口取向试样在不同温度下三点弯曲断裂试验，研究高韧性管线钢缺口取向、试验湿度和分层裂纹对材料韧性的耦合效应。发现X70管线钢具有严重的各向异性现象，其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大；试样缺口取向不同，试样破坏形式不同，但均产生垂直于板厚方向的分层裂纹；分层裂纹的产生可以提高试样的单位厚度裂纹起始功和单位厚度破坏总功；分层裂纹以及由分层裂纹所产生的效应主要是试样中的应力状态和材料固有的片状缺陷或夹杂所致，有确定的方向性，同时与试验温度又有密切的关系。     

三维断裂理论在管线钢安全评定中的应用

引入三维应力约束Tz理论和等效厚度概念 ,对三维裂纹的应力强度因子和断裂韧性的计算进行了改进 ,并通过含表面裂纹、单边和双边角裂纹的断裂试验验证了三维断裂理论用于油气输送管线钢剩余强度评定的可行性。试验结果表明 ,此管线钢中的裂纹起裂韧性Ki值随裂纹形态和方位的不同有较大差别 ,且都低于穿透裂纹的起裂值。经三维断裂理论分析后发现 ,所有三维裂纹形态的三维起裂韧性Kzimax都与穿透裂纹的三维起裂韧性Kzithrough值很接近。这说明三维起裂韧性Kzi基本与裂纹形态和几何尺寸无关 ,管线钢的断裂韧性得到统一。     

含V形缺口X70管线钢三点弯曲断裂试验研究

通过不同温度条件下不同厚度、不同缺口取向含V形缺口试样进行3点弯典试验研究，发现X70管线钢具有严重的各向异性现象，其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。试样缺口取向不同，试样破坏形式不同；分层裂纹以及由分层裂纹所产生的效应主要取决于试样材料中固有的片状缺陷或夹杂，有确定的方向性，同时与试验温度又有着密切的关系。试验温度低时，分层裂纹对材料力学性能影响小；随着试验温度增高，分层裂纹对材料的力学性能影响增大。     

X70管线钢冲击韧性实验研究

通过不同实验温度下的不同厚度、不同缺口取向含V型缺口试样夏比冲击实验和宏观断口分析，研究X70高韧性管线钢的冲击韧性的厚度、缺口取向和温度与分层裂纹耦合效应。结果表明：X70管线钢具有严重的各向异性现象，其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。分层裂纹主要是试样中材料固有的片状缺陷所致，有确定的方向性，同时与温度又有密切的关系，但分层裂纹的产生对X70管线钢的冲击韧性都是有益的。当裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位改变时，分层裂纹效应亦将改变，实际的冲击韧性也改变。因此，应用单一试样厚度、单一缺口方向和单一的实验温度的表观冲击韧性数据进行管道结构的安全评定可靠性较差，必须考虑管道的温度、管壁厚度和缺陷方向的耦合效应。     

X70管线钢的断裂韧性

对不同厚度和裂纹初始长度的X70管线钢三点弯曲试样进行了不同试验温度下的断裂韧性试验。试验和分析结果表明：随着试验温度降低，试样的破坏方式由韧性破坏向脆性破坏转换不同厚度试样的破坏断口均产生分层裂纹，分层裂纹的大小和数量与试样厚度有关，分层裂纹的位置与试验温度和裂纹初始长度有关；对于试验温度较低的脆性断裂，试样在破坏时产生的分层裂纹距主裂纹根部有一定距离，分层裂纹宽度较小且未充分张开，对厚度效应影响较小。对于试验温度较高时的韧性断裂，分层裂纹首先出现在主裂纹根部，试样破坏时分层裂纹宽度较大且充分张开，减小了试样的有效厚度。高强度、高韧性的X70管线钢由于分层裂纹的产生，其力学性能与具有普通强度和韧性的钢材的力学性能存在着明显的差异，普通金属材料的韧性试验方法和材料评价方法已不再适用，必须考虑管道壁厚、缺陷大小和环境温度的综合作用。