金屬材料斷裂韌性的研究.pdf

1、文中對(duì)金屬材料斷裂韌性的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。假定影響金屬材料斷裂韌性的其它因素均保持不變，把溫度對(duì)斷裂韌性的影響進(jìn)行單獨(dú)研究。一些關(guān)于壓力容器鋼斷裂韌性的研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度達(dá)到上平臺(tái)溫度之后，斷裂韌性會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而下降，即存在韌性劣化的現(xiàn)象。相對(duì)于低溫范圍斷裂韌性的研究，中、高溫范圍內(nèi)斷裂韌性的研究仍顯不足，且實(shí)際工程中許多構(gòu)件在高溫條件下工作，按照常溫力學(xué)性能設(shè)計(jì)的構(gòu)件存在某種意義上的安全隱患，因而研究溫度對(duì)斷裂韌性的影

2、響就顯得相當(dāng)重要。文中結(jié)合C-Mn鋼韌斷機(jī)理的研究成果與點(diǎn)缺陷在應(yīng)力場(chǎng)中的遷移運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)理論分析建立了斷裂韌性JIC與溫度T的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)多種壓力容器鋼斷裂韌性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后驗(yàn)證了模型的合理性。文中使用有限元軟件ANSYS對(duì)斷裂參量J積分進(jìn)行了數(shù)值分析，分析了溫度對(duì)J積分的影響。此外，還對(duì)試樣幾何因素以及裂紋尺寸和裂紋傾角等對(duì)J積分的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。文中最后結(jié)合實(shí)際工程算例，就中溫范圍內(nèi)的韌性裂化行為對(duì)用于

3、含缺陷壓力容器和管道安全評(píng)定的失效評(píng)定圖的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，使用失效評(píng)定圖對(duì)結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)定時(shí)，不考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果與考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果之間存在較大差異。因此，對(duì)于中溫段工作的壓力容器和管道的安全評(píng)定還應(yīng)計(jì)入斷裂韌性下降的影響。
　　文中得到的一些結(jié)論具有一定的普遍性，對(duì)于壓力容器以及管道等的安全性設(shè)計(jì)和評(píng)定具有非常重要的意義。主要研究?jī)?nèi)容和成果總結(jié)如下：
　　(1)對(duì)于所研究的壓力容器鋼，當(dāng)達(dá)到上平

4、臺(tái)溫度之后，其斷裂韌性會(huì)隨著溫度的繼續(xù)升高而存在下降的趨勢(shì)，即存在韌性劣化的現(xiàn)象；
　　(2)建立的斷裂韌性JIC與溫度T的關(guān)系與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好，此數(shù)學(xué)模型可較方便準(zhǔn)確地估算材料的斷裂韌性值；
　　(3)有限元計(jì)算表明，隨著溫度的不斷升高，恒定外力作用下，材料的斷裂參量J積分呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，且在溫度變化的初始階段，J積分變化較緩慢，隨著溫度的不斷升高，J積分變化的幅度會(huì)越來(lái)越大；試樣幾何因素對(duì)J積分的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生顯著的影

5、響；裂紋尺寸對(duì)J積分也產(chǎn)生明顯的影響，裂紋越長(zhǎng)，構(gòu)件破壞的可能性就越大；在傾角變化的開(kāi)始階段，J積分變化不怎么明顯，隨著傾角的不斷增加，J積分呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)；且從裂紋張開(kāi)位移δ得到的結(jié)論與J積分較為相似；
　　(4)實(shí)際工程算例的分析表明，在中溫范圍內(nèi)，材料的韌性劣化行為對(duì)用于壓力容器和管道安全評(píng)定的失效評(píng)定圖產(chǎn)生顯著的影響?？紤]韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果與不考慮韌性劣化行為的評(píng)定結(jié)果存在較大差別。因此，使用失效評(píng)定圖對(duì)含缺陷壓力