基于斷裂參量K的船用945鋼對接接頭抗沖擊等承載設計.pdf

1、艦船、潛艇在航行過程中會不可避免的受到魚雷等爆炸物的襲擊；壓力容器中高壓容器或超高壓容器在運行時由于其內部壓力會不斷變化，其對于焊接部位等薄弱的環(huán)節(jié)的破壞作用尤其值得關注。因此設計時應考慮通過對焊接接頭形狀的設計來改善接頭的抗沖擊能力。本文提出“以動態(tài)應力強度因子 KI(t)作為承受沖擊載荷的參量，在焊縫與母材都含有缺陷時，通過改變接頭形狀參數(shù)，使得焊縫和母材的斷裂參量滿足Kw(t)/Kb(t)

2、得焊接接頭的抗沖擊能力盡可能與母材相同。確保在相同的沖擊載荷下，焊接接頭不先于母材發(fā)生斷裂，其是很有意義的。
　　為了實現(xiàn)接頭抗沖擊等承載能力，本文根據(jù)分離式霍普金森壓桿(SHPB)的沖擊原理，運用大型有限元軟件MSC.Marc模擬了船用945鋼標準試樣的沖擊過程，試樣模型的動態(tài)本構關系采用 Johnson-Cook本構模型，采用柔度變化率的方法得到裂紋起裂時間，進而獲得試樣模型的斷裂韌度。本文分別對試樣模型受沖擊之后的慣性效應和

3、應變率效應分別進行了研究；在相同的沖擊速度和標準試樣模型的起裂時間下，通過對接頭的形狀參數(shù)(余高高度h、余高寬度m和焊趾半徑r)的模擬研究，明確了不同的形狀參數(shù)對試樣模型斷裂參量的影響。結合動態(tài)應力強度因子KI(t)理論推導，通過對形狀參數(shù)的研究，得到對接接頭在不同形狀參數(shù)下的接頭形狀因子的修正系數(shù)方程f(h,m,r,W)，最終設計出滿足抗沖擊等承載條件的對接接頭。
　　本文利用SHPB原理，以動態(tài)應力強度因子KI(t)為判據(jù)，對