金屬材料斷裂韌性的研究.pdf

1、文中對金屬材料斷裂韌性的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。假定影響金屬材料斷裂韌性的其它因素均保持不變，把溫度對斷裂韌性的影響進(jìn)行單獨研究。一些關(guān)于壓力容器鋼斷裂韌性的研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度達(dá)到上平臺溫度之后，斷裂韌性會隨著溫度的繼續(xù)升高而下降，即存在韌性劣化的現(xiàn)象。相對于低溫范圍斷裂韌性的研究，中、高溫范圍內(nèi)斷裂韌性的研究仍顯不足，且實際工程中許多構(gòu)件在高溫條件下工作，按照常溫力學(xué)性能設(shè)計的構(gòu)件存在某種意義上的安全隱患，因而研究溫度對斷裂韌性的影

2、響就顯得相當(dāng)重要。文中結(jié)合C-Mn鋼韌斷機(jī)理的研究成果與點缺陷在應(yīng)力場中的遷移運動規(guī)律，通過理論分析建立了斷裂韌性JIC與溫度T的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對多種壓力容器鋼斷裂韌性的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，最后驗證了模型的合理性。文中使用有限元軟件ANSYS對斷裂參量J積分進(jìn)行了數(shù)值分析，分析了溫度對J積分的影響。此外，還對試樣幾何因素以及裂紋尺寸和裂紋傾角等對J積分的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。文中最后結(jié)合實際工程算例，就中溫范圍內(nèi)的韌性裂化行為對用于

3、含缺陷壓力容器和管道安全評定的失效評定圖的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，使用失效評定圖對結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評定時，不考慮韌性劣化行為的評定結(jié)果與考慮韌性劣化行為的評定結(jié)果之間存在較大差異。因此，對于中溫段工作的壓力容器和管道的安全評定還應(yīng)計入斷裂韌性下降的影響。
　　文中得到的一些結(jié)論具有一定的普遍性，對于壓力容器以及管道等的安全性設(shè)計和評定具有非常重要的意義。主要研究內(nèi)容和成果總結(jié)如下：
　　(1)對于所研究的壓力容器鋼，當(dāng)達(dá)到上平

4、臺溫度之后，其斷裂韌性會隨著溫度的繼續(xù)升高而存在下降的趨勢，即存在韌性劣化的現(xiàn)象；
　　(2)建立的斷裂韌性JIC與溫度T的關(guān)系與實驗結(jié)果符合的很好，此數(shù)學(xué)模型可較方便準(zhǔn)確地估算材料的斷裂韌性值；
　　(3)有限元計算表明，隨著溫度的不斷升高，恒定外力作用下，材料的斷裂參量J積分呈現(xiàn)上升的趨勢，且在溫度變化的初始階段，J積分變化較緩慢，隨著溫度的不斷升高，J積分變化的幅度會越來越大；試樣幾何因素對J積分的計算結(jié)果產(chǎn)生顯著的影

5、響；裂紋尺寸對J積分也產(chǎn)生明顯的影響，裂紋越長，構(gòu)件破壞的可能性就越大；在傾角變化的開始階段，J積分變化不怎么明顯，隨著傾角的不斷增加，J積分呈現(xiàn)顯著下降的趨勢；且從裂紋張開位移δ得到的結(jié)論與J積分較為相似；
　　(4)實際工程算例的分析表明，在中溫范圍內(nèi)，材料的韌性劣化行為對用于壓力容器和管道安全評定的失效評定圖產(chǎn)生顯著的影響。考慮韌性劣化行為的評定結(jié)果與不考慮韌性劣化行為的評定結(jié)果存在較大差別。因此，使用失效評定圖對含缺陷壓力