新結(jié)構(gòu)材料力學(xué)行為的獲取方法.pdf

1、材料低周疲勞和疲勞裂紋擴(kuò)展性能對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)有重要意義。針對(duì)新型核電結(jié)構(gòu)材料：Zr-Sn-Nb合金、TA17合金和Cr2Ni2MoV鋼，通過系統(tǒng)的材料低周疲勞、疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，取得了如下研究成果：
　　 (1)對(duì)于小曲率半徑漏斗試樣，根據(jù)疲勞損傷等效原理，提出了一種低周疲勞測(cè)試新方法：LLF方法，該方法以漏斗兩端的軸向測(cè)試應(yīng)變作為控制應(yīng)變，通過彈塑性有限元分析，得到測(cè)試應(yīng)變到缺口根部局部應(yīng)變的轉(zhuǎn)換模型，

2、進(jìn)而獲得材料的Manson-Coffin疲勞壽命估算模型；
　　 (2)開展了Zr-Sn-Nb薄片合金在室溫、200℃、300℃、400℃、450℃和500℃下單調(diào)拉伸試驗(yàn)，獲得了各溫度下的單軸本構(gòu)模型；基于LLF方法，采用薄片漏斗試樣，完成了以上各溫度下Zr-Sn-Nb合金的低周疲勞試驗(yàn)，建立了不同溫度下的材料的Manson-Coffin疲勞壽命估算模型；
　　 (3)高溫對(duì)Zr-Sn-Nb合金靜強(qiáng)度和循環(huán)強(qiáng)度的影響都

3、經(jīng)歷了先急劇下降而后逐漸平穩(wěn)的過程，并且高溫對(duì)循環(huán)強(qiáng)度的影響程度高于靜強(qiáng)度；Zr-Sn-Nb合金的疲勞壽命隨溫度的增大而降低，降低程度隨應(yīng)變幅的變化呈線性規(guī)律，進(jìn)而建立了用于預(yù)測(cè)Zr-Sn-Nb合金高溫低周疲勞壽命的λ-Manson-Coffin模型；
　　 (4)對(duì)TA17合金、Cr2Ni2MoV鋼的低周疲勞和Cr2Ni2MoV鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展行為進(jìn)行了試驗(yàn)研究，建立了兩種材料的Manson-Coffin模型和Cr2Ni2Mo

4、V鋼的Paris模型；
　　 (5)提出了一種預(yù)測(cè)材料與結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的數(shù)值模擬新方法：LFF方法，該方法假定裂紋尖端小范圍屈服區(qū)材料應(yīng)變疲勞損傷行為與光滑試樣應(yīng)變損傷行為等效，進(jìn)而定義一種新的局部疲勞損傷參量，根據(jù)材料的Manson-Coffin低周疲勞模型，以裂尖最大主應(yīng)變方向的垂直方向作為疲勞裂紋擴(kuò)展方向，并由ANSYS命令流程序來(lái)實(shí)現(xiàn)材料裂紋擴(kuò)展速率的數(shù)值模擬；采用LFF方法，開發(fā)了一套ANSYS裂紋擴(kuò)展計(jì)算命令流

5、程序，預(yù)測(cè)了Cr2Ni2MoV材料復(fù)雜裂紋CT試樣及TA12合金、TC4合金直裂紋CT試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展行為，通過與疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了LFF方法對(duì)多種材料裂紋擴(kuò)展行為均有良好模擬精度。
　　 另外，基于試驗(yàn)與有限元分析，本文對(duì)一種新型鋼塑復(fù)合管進(jìn)行了強(qiáng)度分析，給出了復(fù)合管的屈服強(qiáng)度和失穩(wěn)強(qiáng)度，研究了影響鋼塑復(fù)合管屈服與失穩(wěn)強(qiáng)度的溫度效應(yīng)與尺寸效應(yīng)，提出了預(yù)測(cè)鋼塑復(fù)合管屈服與失穩(wěn)強(qiáng)度的估算模型，當(dāng)考慮1.2倍安全裕量