Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋在16MnDR制壓力容器殼體中的研究.pdf

1、因裂紋擴展而造成構件斷裂的情況是工程材料的主要失效形式，常見的裂紋破壞主要表現(xiàn)為構件受到外力作用時裂紋的擴展。裂紋分為三種基本形式:Ⅰ型張開型，Ⅱ型滑開型和Ⅲ型撕開型，而工程中的裂紋大多是由以上三種基本形式組合成的復合型裂紋，因此復合型裂紋問題的研究受到了廣泛的關注。本論文實驗研究了16MnDR材料試件中Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋的擴展，并以此為基礎模擬了Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋在薄壁壓力容器中的擴展路徑。
　　 首先，設計出中心含有斜裂紋的實驗

2、試件，并進行了Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋的疲勞擴展實驗，研究了裂紋的擴展速率并觀測了裂紋的擴展路徑，特別關注了裂紋的轉(zhuǎn)型擴展情形;采用有限元分析軟件ANSYS計算出裂紋尖端的應力強度因子并模擬了裂紋的擴展路徑。結果表明，無論初始傾斜角是多大，Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋均會發(fā)生轉(zhuǎn)型擴展且新生裂紋的擴展方向垂直于載荷方向，即轉(zhuǎn)型后的裂紋為Ⅰ型裂紋。
　　 其次，對實驗試樣進行了金相分析和斷口分析，結果發(fā)現(xiàn)裂紋的擴展是穿晶擴展且其擴展路徑?jīng)]有明顯的分支，

3、但在裂紋尖端區(qū)域材料有一定的損傷;在裂紋擴展區(qū)有明顯的疲勞輝紋，而斷裂區(qū)的微觀形貌主要為韌窩花樣。這些均表明，在16MnDR材料的試件中Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋向Ⅰ型裂紋轉(zhuǎn)型擴展，并表明該材料具有很好的韌性。
　　 最后，基于實驗得到的裂紋擴展判據(jù)和擴展速率，模擬了雙向應力作用下Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋的擴展路徑，由此分析了Ⅰ+Ⅱ復合型裂紋在壓力容器殼體中的擴展，研究了影響裂紋擴展速率和擴展路徑的壓力容器結構因素，得到了裂紋尖端位置與載荷循環(huán)次