止裂韧度值Kca的实尺模型试验研究.pdf

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1、SH删C缸甜SmPBⅥLDING上海造船2011年第l期(总第85期)i．．壬堇兽婪型．三止裂韧度值风a的实尺模型试验研究Takeh的Inouel，YoshiyaYamaguchi2，HiroshiYaiima3，ShujiAihara4，HitoshiYoshinari3，KazuhiroHirota6，MasanobuToyoda7，TakaakiKiyosue6，TsunehisaHanda’，TomoyaKawabata⋯，TokutakaTani“(1．日本钢铁公司；2．日本海事协会；3．长

2、崎应用科学研究所；4．东京大学；5．国家海事研究所；6．三菱重工有限公司；7．IHI船舶联合公司；8．川崎造船公司；9．．IFE钢铁公司；10．住友金属工业有限公司；11．神户制钢有限公司)摘要：对船用钢进行长裂纹止裂特性研究表明：它们的脆性裂纹止裂能力不够。俐CP钢有足够的脆性裂纹止裂能力。对船用钢进行了两种实尺(actual-scale)模型试验，明确了脆性裂纹扩展的条件。根据试验结果提出了止裂韧度值＆。，已经归纳在“脆性裂纹止裂设计指导性文件”中。关键词：脆性裂纹：长裂纹止裂试验：止裂韧度中图分

3、类号：U644．43+3文献标识码：C文章编号：1005．9962(2011)01．0072-08Abstract：Studiesonthelongcrackarrestcharacteristicsofshipbuildingsteelshavereportedinsufficientbrittlecrackarrestability．耵以CPsteelshavesufficientbrittlecrackarrestabilitybutnorelevantreportisavailable．Two

4、kindsofactualscalemodeltestsusingshipbuildingsteelsareconductedinordertoclarifythecriticalconditionsforbrittlecrackpropagation．Thereqtm'edKavalueforarrestingbrittlecrackisproposedbased011thetestresults，whichhasbeensummarizedandincorporatedinthe‘'Guideli

5、nesOnBrittleCrackArrestDesign'’．Keywords：brittlecrack；longcrackarresttest；brittlecrackarrestvalue0前言大型结构的脆性断裂会产生致命的结构破坏和严重的环境损害。脆性裂纹止裂的理念使预防脆性裂纹的产生与扩展成为可能。对于有可能产生巨大社会损害的某些大型结构的意外失效，这个理念是极为重要的。这一理念可以应用于如LNG或LPG船的低温储存舱、液压输送管、大型运输船等。研究人员指出：EH级船用钢有长脆性裂纹的止裂能

6、力，可用于舷顶列板和甲板边板，尽管没有一家船级社的规范明确要求这种构件需要止裂能力。日本船舶研究协会第147研究委员会(SRl47委员会，1978)，在1980年代对船用钢的脆性裂纹止裂特性进行了研究。该委员会曾得出结论，在裂纹由焊缝处产生进入母材以后，裂纹可被制止裂。这个结论都是从厚度小于或等于40mm的钢板大比例止裂试验中得出的，大部分钢板的厚度估计为25mm。然后，根据Inoue等人的裂纹止裂试验指出：极厚船用钢及其焊接接头对脆性裂纹没有止裂能力。这原文收稿日期：2010—07—22就意味SRl

7、47委员会的结果不适用极厚船用钢。在本研究中，进行了两种模型试验，也就是：超宽双向ESSO试验和实尺(full．scale)构件试验，以确定止裂韧度值K。。宽度为500～600ram的试验来模拟实际船体结构中长的扩展裂纹，其宽度不够。由于超宽双向ESSo试验与实际构件的试验相比，是一种更为保守的试验，试验没有大的结构不连续性。实尺试验是针对实际大型集装箱船体结构构件的模拟试验。实尺模型试验用的钢板超宽双向ESSO试验和实尺试验均采用厚度为60ram和75mm的TMCP钢。它们的化学成分和机械性能如表l

8、、2所示。表1钢板的化学成分止裂韧度值丘。的安R模型m验研究表2材料性能———鱼塑丝墼————业坚■±i世隹镕YSTSElvE一订hfN

9、眦莳fN?皿0

10、％iIfc目1Ⅷ板的丘。H％结*图l显示脆性裂统止裂韧度试验匠。的试验结果。实尺试验的丘。值是在对应温度下进行的，2超宽双向ESSO试验2．1试验方法宴尺试验的试样是宽度为1．6m焊缝上肓裂纹的板，进行了阿种试验。罔2为超宽双向ESSO试验的试样。具有裂纹的焊缝长度为I6m，用电弧焊(EGW)焊接，它是