小尺寸試樣材料斷裂性能測(cè)試方法與應(yīng)用.pdf

1、在航空航天、核反應(yīng)堆、化工裝備及儀器儀表等工業(yè)工程中，伴隨結(jié)構(gòu)精細(xì)化、小型化的發(fā)展，薄板、薄壁管件等小尺寸構(gòu)件得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)小尺寸試樣獲取材料斷裂韌性研究具有重要意義，然而基于非標(biāo)小試樣的材料斷裂性能測(cè)試方法尚難滿足需求。本文針對(duì)小尺寸試樣獲取斷裂性能的測(cè)試方法開(kāi)展了系統(tǒng)的工作，取得了如下成果:
　　(1)設(shè)計(jì)了適用于多種斷裂性能測(cè)試的小尺寸C形環(huán)試樣及加載裝置，提出了小尺寸C形環(huán)試樣裂紋長(zhǎng)度、K因子、塑性因子等基本斷裂力學(xué)量的計(jì)

2、算表達(dá)式。
　　(2)基于量綱分析方法提出了適用于C形環(huán)小試樣的無(wú)量綱載荷理論，建立了應(yīng)用該類小尺寸試樣獲取材料延性斷裂韌性的規(guī)則化測(cè)試方法;分別采用C形環(huán)小試樣和CT試樣完成了轉(zhuǎn)子材料26NiCrMoV11-5鋼和壓力容器材料A508-Ⅲ鋼的J阻力曲線測(cè)試，討論了C形環(huán)小試樣厚度、初始裂紋長(zhǎng)度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明，試樣厚度和初始裂紋長(zhǎng)度對(duì)C形環(huán)的J阻力曲線測(cè)試結(jié)果影響有限;但是，由于C形環(huán)具有更高的裂紋尖端約束水平，由其得

3、到的J阻力曲線明顯低于CT試樣的結(jié)果。
　　(3)采用C形環(huán)小試樣和CT試樣兩種試樣構(gòu)形，開(kāi)展了26NiCrMoV11-5轉(zhuǎn)子鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，由C形環(huán)試樣得到的材料疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律同由CT試樣得到的結(jié)果相符，從而證明了C形環(huán)試樣用于表征材料疲勞裂紋擴(kuò)展行為的可行性，同時(shí)具有更好的尺寸優(yōu)勢(shì)。
　　(4)基于有限元分析，獲得了緊湊拉伸試樣和三點(diǎn)彎曲試樣的標(biāo)定因子H隨裂紋長(zhǎng)度a/W變化的規(guī)律，進(jìn)而提出了用于