钢动态断裂和止裂性能与剖面金相法可行性分析

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1、哈尔滨]==程失学联士学拉论文第1章绪论1，1前裔众掰瘸知，低应力虢断、疲劳耜应力疼淫怒工程擒件中戮凝霉教静三耱主要形式，几乎所有工程断裂事故都是由于裂纹的生成和扩展而引起的。构终在囊《逡、安装葶拜§受绶辩会产生裂纹，它是产生鞭裂事鼓豹摄滚。因l鞋：，运过应用断裂力学的分析研究方法，把构件的裂纹尺寸、工作应力和材料的抗麟能力定爨的联系起来，对含裂纹构{牛鲍安全性秘寿命送行计算戏信算，进而为安全设计、制定验收标准和选材提供理论基础。现代工业中，工程专句件的服役条件隧益复杂(如舰般，在服役条件下，船体结构需要承受在海洋环境中一

2、系列复杂的载待以及船体建造和装配所造成的应力等因素的作用和影响。这些因豢包括：海浪拍打、撞击、振动引起的渡滚载蘅，海洋环境瀑凄觞变化。符剐是在魏代藏争中，囊麓不可避免缝到受到来自空中溅水中的接触或非接触爆炸冲击的作用【卜川，传统的材料力学性戆爨据不戆茨应工程￡受役特程，霞麓在整器范围肉密蠛遘多怒严重豹断裂事故，包括舰船、压力容器、输送管线等的断裂与破裂。分析表明，这些叛裂梅{孛中的撂称应力一般嫠{羲予薅糕鹣屈服点，瑟裂一般是扶裂纹、嫒墨戚构件的变截面处开始，并且低温和高成变速率有助于引起铁素体结构钢的臁叛。这魑事实动摇了传

3、统的强发(诲周庞力)设计思想，因此瓣要对强度、韧性进彳予综合考廉，寻求科学的“韧性”指标，提出新判据和研究新的测试方法。从50年代以来，所提出的性能判据的特点是【3】：把苛刻的力学蘩件(裂绞或缺口)、商应变速率(动态加载)和复杂的服役环境(奇、低温，腐蚀介质等)结合起来，除定量的，可直接用于设计计算的断裂韧腹判据外，还有鞋麓蓬、温度、断日潦征等蘧僮表镁的断裂额往翔籀。莓嚣，综合考虑工程构件在复杂、苛刻服役条件下(特别是加载速度)，在静态、准静态断裂麓凌兹蓦璇上，溪蠹并懿瓣臻工俸者对在毫舞载速率下转动态赣裂耘度X强进行了深入

4、研究。此外，基于对现存裂纹一旦失稳扩展，材料应具有在尽可熊小的熬围内将裂纹止住豹能力考虑，止裂毂度默50年代起也邀久了科磷工作者的研究视野。{。2动态断裂额度戆测试及研究进展静态和动态断裂韧性试验根据应力强度因子速率魏围来区分加载状态哈尔演工程大学硕士学位论文(=1]：K=f0,55～2．75)MPaJm“2·s。静态10～3MPa·卅⋯·S“1≤K≤103MPa·m172·s一1准静态103MPa·州172·S一1≤K≤105MPa·m⋯·S一’动态106MPa·掰“2·s。《K≤109MPa·m”·s。高遮鸯霹载爵薅，

5、考虑骛大型筏件§蘸役的复杂条件，荦尊研工作者对动态帮离遴麴载速率进行了广滋的研究。而这种加载速率下得到的数据更具有实际工程应用侩僮，毽魏豺瓣艇载速率霹孝专掌善影穗懿磅究龟蹙卡分崧要静。{。2。1动态叛裘韧性测试凝述对于断裂翱度的计算，根据材料鞭裂时鼷处的不同状态，又可分为屈照前断裂和屈服偌断裂，其分剐舆有不阕的计算方法。1．2．1，1线弹性断裂额度“1魏桀断裘为线弹程断裂。邵断裂笈生在屈服之前，刘动态波力强度因子：如=丽4G蕊·，唠)孵，。3(差)1：211,99-燮(1-堂)x2．15-3．93一竺a+2．7型∽。，∥2

6、(1十丝)f1～马ma一裂纹长度：w一试样的宽度。我们舞莲妊根搀ASTM标壤霹试榉尺寸静癸求来爨装K。豹寿效往，郢使采用动态)NN强度仍受到很大的限制，所以满足ASTME399要求的试样尺寸薄铁索钵中强凌钢熬蘩态试验怒过予缀守。爱戴，磐浆疆骚没毒产生，线弹性动态断裂韧度Kl。是可以直接计算的。应力强度因子变化率：哈尔滨工程大学硕士学位论文壶：&(1～3)‰t。一最大力对应的时间。{。2。{。2嚣溅震藜鬟翱袭“’当屈服观象发生，可用能量的积分J，。来获得动态断裂韧度。J}d=鼍(1-4)韧带长度(b=W-a)，娣么应力强液因

7、子足嘉霹凌J堪获得：茁二=(EJⅢ)“2(1-5)E一试验零菩籽数弹性摸囊。&是起嫒点疑对应豹戆鲎。综上可知，起裂点确定的准确程度直接影响蓿所得数据的嘏确程度，匿此，起裂点的确定是材料韧性测试中的关键问题，尤其在动态祭件下，需要考虑惯性效应影响，使测试变得更加困难，特别对予屈服后断裂(对于屈服嚣甑裂，蓑瓣爱过程嚣予簿建錾襄，麓袈患裁是最大力点“’>。爨以，寻求更加准确有效的方法进行超裂点的确定始终是力学科研工作者一羸关心，并且深入研究的工作之一。{。2．2起裂赢的确定方法概述声发射法41：在加载过程中，先怒产生弹性变形，接

8、着裂纹顶端区产生塑牲交形(徽蘧瓤梅是经疆戆运动)，瓷塑淫变形达到骧雾获态聪孝产生纾缝开裂(微躐缩构是空洞的形核，长大及连接)。囱戤鬻来，对于黧性变形和开裂，声发射的特征是不一样的。故可用声发射法来确定开裂点。在加载过程中的同时记录声发射率dN／dt随位移的变化曲线，可用氧化法或在疲劳法寒孩实究爨郑一令声