動態(tài)加載條件下某船用壓制接頭的安全評定.pdf

1、本文以某船用壓制接頭為研究對象，采用實(shí)驗(yàn)和軟件模擬兩種方法對其在動態(tài)加載條件下的斷裂力學(xué)性能及斷裂機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要工作及研究結(jié)果如下：
　　首先，按照國家標(biāo)準(zhǔn)將壓制接頭的調(diào)質(zhì)區(qū)、過渡區(qū)、壓制區(qū)分別加工成標(biāo)準(zhǔn)的Charpy沖擊試樣，采用RKP450示波沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)測試，得到載荷-位移曲線等數(shù)據(jù)，并結(jié)合試樣沖擊后的宏觀斷口和微觀斷口分析結(jié)果，確定出了調(diào)質(zhì)區(qū)（A區(qū)）、過渡區(qū)（B區(qū)）的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，研究發(fā)現(xiàn)A區(qū)和B區(qū)試樣隨

2、著溫度的降低，逐漸由韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變。同一溫度條件下，A區(qū)試樣抵抗沖擊的能力要優(yōu)于B區(qū)，韌性相對較好，而壓制區(qū)（C區(qū)）在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)始終表現(xiàn)為脆性斷裂，在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)并未測出韌脆轉(zhuǎn)變溫度，并且抵抗沖擊載荷的能力最差。
　　其次，對預(yù)裂紋試樣進(jìn)行示波沖擊試驗(yàn)，得到載荷-位移曲線和載荷-時(shí)間曲線，通過實(shí)驗(yàn)方法確定起裂時(shí)間，利用Rice J.提出的J積分理論和線彈性斷裂公式計(jì)算出每個試樣動態(tài)斷裂韌度，并進(jìn)行有效性檢驗(yàn)，通過大量

3、試驗(yàn)確定出三個區(qū)分別在六個溫度下的動態(tài)斷裂韌度值，結(jié)合ANSYS有限元軟件，編制動態(tài)J積分計(jì)算程序，對試樣承受沖擊的過程進(jìn)行有限元模擬，將有限元計(jì)算出的動態(tài)斷裂韌度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。研究發(fā)現(xiàn)有限元結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合的很好，完全可以應(yīng)用于工程計(jì)算。A、B、C三區(qū)的動態(tài)斷裂韌度值都是隨著溫度的降低而減小，具有溫度效應(yīng)，并且A、B兩區(qū)在韌脆轉(zhuǎn)變溫度附近變化顯著，C區(qū)試樣的動態(tài)斷裂韌度值變化相對較小。
　　最后，基于EPFM剩余強(qiáng)度

4、準(zhǔn)則和R6準(zhǔn)則兩種高級評定方法對A、C兩區(qū)材料進(jìn)行安全評定分析，繪制出對應(yīng)的安全評定曲線，對兩種方法進(jìn)行對比研究。結(jié)合ABAQUS軟件利用擴(kuò)展有限元法對理論計(jì)算出的評定曲線圖進(jìn)行模擬驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果基本吻合，而且采用理論計(jì)算結(jié)果與模擬結(jié)果相比而言，理論計(jì)算更為保守。
　　通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，退役的壓制接頭內(nèi)部確實(shí)存在一定的微觀缺陷，并且工作環(huán)境對其材料力學(xué)性能的影響較大。由此可見，本文的研究具有重要的工程實(shí)際意義