压力容器用钢和舰船钢平面应变止裂韧度K_(Ia)的行为表征

针对几种常用的压力容器用钢和舰船钢介绍了平面应变止裂韧度试验的全过程,得到了几种材料不同温度下的平面应变止裂韧度值。同时观察了止裂韧度试验的特征断口,并对试验结果进行了分析讨论。

GB/T19744-2005铁素体钢平面应变止裂韧度K_(Ia)试验方法国家标准编制说明

介绍了GB/T19744-2005铁素体钢平面应变止裂韧度KIa试验方法标准的有关技术内容,对将来应用有一定的指导意义。

采用压缩单裂纹圆孔板确定岩石动态起裂、扩展和止裂韧度

爆炸、冲击、地震等人为或自然灾害不可避免,经常造成大量土木工程设施的破坏,因此岩石在动态载荷作用下的行为受到特别关注.岩石动态断裂韧度是评价岩石抵抗裂纹动态起裂、扩展和止裂性能的材料参数,开展岩石动态断裂韧度测试方法的研究对相关理论基础和实验技术的要求较高.岩石动态断裂韧度分为动态起裂、动态扩展、动态止裂三种,虽然关于动态起裂和动态扩展的研究已有一些成果,对岩石动态止裂的研究仍是一个难题,至今几乎无人问津.研究表明,在分离式霍普金森压杆撞击压缩单裂纹圆孔板岩石试样的I型动态断裂试验中,动态起裂、扩展、止裂的全过程可以由黏贴在压缩单裂纹圆孔板试样上的裂纹扩展计监测,岩石的动态起裂、扩展、止裂韧度可以用实验-数值-解析法确定.特别值得一提的是首次测出了岩石的动态止裂韧度.裂纹扩展计信号还显示,压缩单裂纹圆孔板在止裂后,停止的裂纹还会再次动态起裂、扩展并超出裂纹扩展计的检测范围.从能量的角度分析了动态止裂的过程,指出测试动态止裂韧度时要注意的一些问题.结果显示,岩石动态起裂韧度和动态扩展韧度分别随动态加载率和裂纹扩展速度的增大而增大,岩石动态起裂韧度略大于动态止裂韧度.

止裂韧度值K_(ca)的实尺模型试验研究

对船用钢进行长裂纹止裂特性研究表明:它们的脆性裂纹止裂能力不够。TMCP钢有足够的脆性裂纹止裂能力。对船用钢进行了两种实尺(actual-scale)模型试验,明确了脆性裂纹扩展的条件。根据试验结果提出了止裂韧度值Kca,已经归纳在"脆性裂纹止裂设计指导性文件"中。

南钢船用高止裂韧度特厚钢板成果通过中钢协评审

保护环境是经济社会发展的重点需求,节能、省材、绿色、安全的新产品备受关注。2021年6月5日,第50个世界环境日,中国钢铁工业协会主持召开南钢船用高止裂韧度特厚钢板成果评价及产品发布会。由钢铁研究总院翁宇庆院士担任主任,北京科技大学毛新平院士担任副主任的评价委员会认为,南钢船用高止裂韧度特厚钢板项目成果总体达到了"国际先进水平",其中100 mm厚钢板止裂韧性达到国际领先水平,该科技成果由南钢和东北大学共同完成。

岩石偏心圆孔单裂纹平台圆盘的动态裂纹扩展与止裂

针对平台圆环构型的优点,提出偏心圆孔单裂纹平台圆盘(cracked eccentrically holed flattened disc,CEHFD),该试样具有更长的断裂路径。利用霍普金森压杆加载系统,径向冲击CEHFD试样,完成Ⅰ型动态断裂实验。砂岩试样表面粘贴应变片和裂纹扩展计,用于监测裂纹动态起裂、扩展和止裂的全过程。实验表明,在整个断裂过程中,裂纹非匀速扩展,裂纹扩展速度在裂纹起裂后加速上升,在裂纹止裂前有明显的减速,与地震时断层的动态破裂全过程完全吻合。采用实验-数值-解析法得到动态应力强度因子,其时间历程呈现先增大后减小的趋势。根据断裂过程不同时刻,得到相应的动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度。在动态断裂全过程中,动态扩展韧度为速度的函数,变化趋势与速度一致,随着时间先增大后减小;动态起裂韧度大于动态止裂韧度,止裂韧度随着裂纹最大扩展速度的增大而降低,并且有较大的离散性。

核一级容器钢508-3的动态和静态断裂韧度

核一级部件的断裂韧度要求反映在 ASME和 RCC- M规范中 ,即 KIR- (T - RTNDT)基准曲线。KIR包括 KIa、KId和 KJIc。KJIc的测试国内外已有标准方法 ,而 KIa的测试只有美国公布了正式标准 ,KId的测试国内外均没有标准方法可循。因此 ,为研究核电材料断裂韧度 ,首先建立了相应的测试方法 ,在此基础上试验了国产核一级容器钢 5 0 8- 3的动、静态断裂韧度 KIa、KId、KIc,获得了不同温度下的数据 ,并与 ASME和 RCC- M规范中的基准曲线作了比较。结果表明 ,国产 5 0 8- 3钢的动。

冲击加载下巷道内裂纹的扩展特性及破坏行为

为了开展含预制裂纹的巷道模型试样在冲击载荷下的动态断裂响应实验,选用青砂岩作为模型材料制作巷道模型试样,以可调速落锤冲击实验机作为冲击加载装置进行试样的动态断裂实验,分析冲击载荷作用下的巷道内裂纹的扩展规律。采用裂纹扩展计及应变片测试系统监测裂纹的起裂时间、扩展速度及止裂时间,并借助于AUTODYN、ABAQUS有限元数值分析软件对实验模型进行数值模拟,计算裂纹的动态起裂韧度、动态扩展韧度、动态止裂韧度等断裂参数。结果表明:巷道内裂纹在扩展路径过程中存在着明显的止裂现象;采用实验-数值方法能够较好地得出裂纹的起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度等参数。另外,对止裂现象进行了初步的分析,讨论了试样内应力反射波与透射波对止裂问题的影响。

冲击加载下的砂岩动态断裂全过程的实验和分析

采用圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘（HSCFBD）新型试样在直径为100 mm的分离式霍普金森压杆上进行径向冲击加载,完成I型动态断裂实验,首次研究了砂岩的动态断裂全过程。实验表明,在低加载气压（0.16-0.17 MPa）驱动炮弹条件下,炮弹撞击速度为3.7-4.4 m/s,检测到试样的破裂历经裂纹的动态起裂、扩展和止裂3个阶段,止裂后到第2次起裂开始,裂纹停滞较长一段时间。采用裂纹扩展计测得裂纹起裂、扩展和止裂完整过程的瞬时时间,以此确定试样的动态起裂时刻、裂纹扩展速度和止裂时刻,并运用实验-数值-解析法分别得到砂岩的动态起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度。从微观角度分析了动态起裂韧度和起裂时间的加载率效应。最后,初步讨论了试样内应力波反射对止裂的影响。

X70管线钢J_(1d)和K_(1a)与V型缺口A_k关系研究

在不同温度下测试了X70管线钢动态断裂韧度K1d、J1d和止裂韧度K1a以及夏氏V型缺口冲击韧度Ak,对三者的关系进行了分析。结果表明:温度和加载速率都对断裂韧度产生影响;加载速率变化引起的韧-脆断裂转变具有热激活特征,在热激活分析基础上,在应力强度因子速率K=15MPa·m1/2S-1条件下,得出断裂韧度、止裂韧度和冲击韧度三者的关系:Ak=4.84×106T-2.8K1d(或K1a)。可以用小试样Ak数据计算得到K1d和K1a。

基于VB-SCSC岩石试样的动态断裂韧度测试方法研究

为了对扩展裂纹进行止裂,对SCSC构型试件进行改进,提出V型边界侧开单裂纹半孔板(V-shape boundary single cleavage semi circle specimen,VB-SCSC)构型试件,该试件具有V型的底部边界,在冲击载荷下产生倾斜向上的压缩波,该压缩波的水平分量对扩展裂纹具有压缩作用,进而对扩展裂纹进行止裂。实验采用中低速落锤冲击实验装置进行,利用裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)测试裂纹的起裂及扩展时间,同时测试裂纹的扩展速度。采用3种V型底部的夹角,即120°,150°及180°(平的底部),进行实验研究,发现前2种试件均具有止裂功能,并用有限差分软件AUTODYN进行了模拟计算,其结果与实验结果基本一致。利用有限元软件ABAQUS计算裂纹的动态应力强度因子,并通过普适函数进行修正,最后通过裂纹起裂时间及扩展时间确定裂纹的动态断裂韧度。结果表明120°VB-SCSC构型试件具有较好的止裂功能,适合于裂纹动态扩展行为研究及动态断裂韧度的测试;动态扩展韧度与裂纹的扩展速度成反比。

爆炸载荷下Ⅰ型裂纹的起裂及扩展规律研究

为了研究爆炸载荷作用下I型裂纹的断裂韧度参数及扩展规律,首次将裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)和内部单裂纹圆盘(single internal crack circular disc,SICCD)试件引入到爆炸载荷下的韧度测试中。试验采用了大尺寸PMMA试件和示波器、超动态应变仪搭接的测试系统,并利用动态有限差分软件AUTODYN和有限元软件ABAQUS建立数值计算模型,通过试验–数值法得出I型裂纹的裂纹扩展速度、动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度等断裂参数。试验结果表明:(1)预制裂纹在扩展过程中,扩展路径出现拐点时,会产生明显的止裂现象,当裂纹再次起裂时,速度会明显上升。(2)CPG能够更加精准地监测裂纹的扩展规律,结合试验–数值法能够很好地计算出裂纹的起裂韧度等动态参数,为爆炸试验断裂参数的获取提供了一种新型的测试方法。(3)初步的分析表明爆炸载荷下动态止裂韧度要大于动态起裂韧度和动态扩展韧度。