基于材料全程本构关系对延性断裂韧性的数值模拟方法与应用

利用ANSYS APDL编程语言,采用FAT(Finite-element-analysis Aided Testing)方法获取26NiCrMoV11-5汽轮机转子材料、A508-Ⅲ压力容器钢和304不锈钢材料全程单轴拉伸本构关系曲线。借助ABAQUS软件中GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型,采用有限元逆向法对3种材料漏斗试样单轴拉伸试验过程进行数值仿真,标定相应的GTN模型参数,获得了较好的结果。在此基础上将3种材料GTN模型参数用以模拟紧凑拉伸(Compact Tension,CT)试样的准静态裂纹扩展,基于载荷分离法实现了对26NiCrMoV11-5、A508-Ⅲ和304不锈钢3种材料J阻力曲线的良好预测。

花岗岩单轴冲击全程本构特性的实验研究

利用分离式霍普金森压力杆(SHPB) 装置测试了大量花岗岩的单轴冲击本构关系。结果表明:花岗岩的冲击应力应变曲线峰前具有明显的跃进性,但在初始阶段一般都能够较好地近似为直线,直线的斜率与加载速率没有明显的相关性;峰后既有Ⅰ类曲线也有Ⅱ类曲线,表现出较大的离散性。

基于试验与有限元耦合技术的延性材料全程单轴本构关系获取方法

材料拉伸直至断裂的全程单轴本构关系对材料大变形和断裂机理研究具有重要意义.传统拉伸试验获取的材料真应力-真应变曲线在试样颈缩后不可测.借助可以精确测量三维变形的DIC(Digital image correlate)技术和有限元分析技术(Finite element analysis),论文提出了基于漏斗试样拉伸试验获取材料全程单轴本构关系的新方法,即TF(Test and FEA)方法.该方法将TF方法获取的材料全程单轴应力应变关系曲线作为有限元软件中的材料本构关系对漏斗试样拉伸变形过程进行模拟,其模拟载荷-位移曲线、漏斗根部直径-位移曲线和漏斗变形轮廓线等均与试验结果吻合良好,试样表面模拟应变也与DIC测试结果吻合,根据不同半径漏斗试样模拟获得的全程真应力-真应变曲线保持良好一致性.最后,还对试样颈缩断面的力学行为进行了讨论,并给出了304不锈钢、汽轮机叶片材料2Cr12Ni4Mo3VNBN和1Cr12Ni3Mo2VN、汽轮机转子材料30Cr2Ni4MoV的全程单轴本构关系模型参数、破断应力和破断应变.

基于等效全程单轴本构关系的应力三轴度分析

该文利用有限元辅助测试(Finite element Aided Testing,FAT)方法测得了四种工程材料的等效全程单轴本构关系,基于此全程本构关系对拉伸过程中漏斗试样的应力三轴度演化进行了有限元分析,并同基于Bridgman应力修正后的单轴本构关系得到的漏斗试样漏斗根部截面中心处应力三轴度计算公式结果进行了比较。得到了四种材料的等效全程单轴本构关系、破断应变、破断应力和漏斗根部截面上应力三轴度分布随截面中心Von-Mises等效应变的变化规律。同时基于三轴度理论还讨论了漏斗型试样的拉伸破断机理以及断口的形貌。

基于应力三轴度的材料颈缩和破断行为分析

表征应力状态参量的应力三轴度是控制材料断裂模式的关键因素,所以应力三轴度作为影响材料的断裂因素而被引入到众多失效模型中。利用有限元辅助测试(Finite element Aided Testing,FAT)方法来获取材料等效全程单轴本构关系,进而获取漏斗型试样在拉伸过程中根部截面上的应力三轴度演化情况,并同根据Bridgman应力修正后的单轴本构关系得到的应力三轴度分布进行了对比分析。结果表明,基于Bridgman应力修正得到的应力三轴度与有限元计算结果相差较大。基于应力三轴度分析,讨论了漏斗型试样的破断机理,给出了四种延性材料的等效全程单轴本构关系、破断应变、破断应力和漏斗根部截面的应力三轴度分布随截面中心von Mises等效应变的变化规律。

核管道工程材料塑性大变形行为研究

基于有限元辅助测试方法获得了多种核压力管道材料的全程本构关系曲线。将材料全程单轴本构关系曲线作为商业有限元软件中的多线性本构关系模型,完成了管道延性材料塑性大变形行为的分析和研究:比较了3种模拟颈缩的方法,找到了精确模拟颈缩行为的约束方式和试样构型;对颈缩截面上应力分布和约束度分布展开研究,分析了等直圆棒试样的破断方式和截面形成机理;对圆柱型试样的压缩鼓张行为进行了模拟,开提出了漏斗型试样获取材料压缩性能的实验方法。