高匹配单边缺口拉伸试件J积分塑性因子研究

管道焊缝区域材料容易产生缺陷,采用高匹配焊接接头在一定程度上可以解决此类问题,高匹配焊接接头断裂韧性准确测试的基础是J积分塑性因子的准确性。本文针对高匹配试件厚宽比为1的单边缺口拉伸(single edge notch tension, SENT)试样,建立高匹配不含侧槽与侧槽深度为10%的SENT试样有限元模型,计算考虑裂纹长宽比、匹配系数、焊缝宽度的J积分塑性因子,分析裂纹长宽比、匹配系数、焊缝宽度、试件侧槽对J积分塑性因子的影响,拟合高匹配J积分塑性因子方程,为高匹配SENT试样的J积分阻力曲线的精确测试提供依据。

     

确定材料J积分塑因子ηpl的单试件法研究

本文在Ｌａｎｄｅｓ规则化方法基础上提出单试件确定塑性因子法，即只使用单个试件的实验记录，Ｐ，Ｖ和α就可求得材料塑性因子ηｐｌ，其中实时裂纹长度α可以卸载柔度法或物理测量得到，通常规则化方法需一组试件。单试件法可避免多试件存在的尺寸分散性，也可使实验过程简化。文中结合３０４不锈钢实验进行分析，结果表明单试件法简便，实用，精度较高。     

低约束试件断裂韧性测试方法研究进展 1)

低约束试件断裂韧性测试对油气管道安全运营具有重要意义。本文回顾了低约束试件断裂韧性测试方法及发展过程,介绍了裂纹尖端张开位 移(crack tip opening displacement, CTOD)和J积分等常用断裂韧性表征参数,并对断裂韧性测试中应力强度因子、J积分塑性因子、J积分与CTOD转换因子、裂纹尺寸测量方法、数 字图像相关方法等关键问题进行对比分析,总结需要深入研究的问题,为低约束试件断裂韧性测试发展提供一定依据。     

一种基于DIC测量单边缺口拉伸试件CTOD阻力曲线的简便方法

针对测量单边缺口拉伸(SENT)试样的裂纹尖端张口位移(CTOD)阻力曲线时,延性裂纹扩展量的计算过于复杂的问题,提出了一种由数字图像相关技术(DIC)计算的变形场来确定裂纹尖端位置,并快速推算延性裂纹扩展量的方法。该方法首先在缺口和裂纹上下方的弹性区域设置两条平行横线;然后通过两条横线间的位移差构建曲线,曲线变化幅度的临界点即为裂纹端部的位置;根据临界点位置计算裂纹扩展量,最后测量CTOD并构建阻力曲线。将本文方法与另一种通过DIC测量SENT试样CTOD阻力曲线的方法进行对比,结果表明本文方法经过简便的计算后拟合的阻力曲线效果更好。     

缺口试件拉伸试验中的材料失效函数确定方法

为了能合理建立材料的失效函数,基于变形路径对延性损伤破坏影响的研究结果,结合数值模拟和优化方法,对几种典型缺口试件的拉伸颈缩破坏试验进行了分析,给出了缺口试件拉伸试验中的失效函数的计算方法.     

确定材料J积分塑性因子η_(pl)的单试件法研究

本文在Ｌａｎｄｅｓ规则化方法基础上提出单试件确定塑性因子法，即只使用单个试件的实验记录Ｐ，Ｖ和ａ就可求得材料塑性因子ηｐｌ．其中实时裂纹长度ａ可以卸载柔度法或物理测量得到．通常规则化方法需一组试件．单试件法可避免多试件存在的尺寸分散性，也可使实验过程简化．文中结合３０４不锈钢实验进行分析，结果表明单试件法简便、实用、精度较高．     

周边切口短圆柱试件的杆杆型冲击拉伸试验系统的弹塑性有限元分析

基于一维试验原理提出了用带有周边切口的短金属圆柱试件进行平面应变型弹塑性动态断裂韧度的测试方法;对该复杂的动力学系统进行了轴对称的弹塑性有限元分析,并计算了动态围道积分;根据对试件功能转换关系的分析和Rice公式的物理意义,提出了用试件两端平均载荷-两端相对位移曲线(-Δ)推广Rice公式计算试件的远场J积分,由此得到的-Δ曲线基本上消除了与裂纹运动无关的质心运动动能的影响.论证了J积分作为裂端的表征参量,且当切口深度比大于70%时,Rice公式有较高的计算精度.为平面应变型弹塑性动态断裂韧度的表征与测试提供了依据.     

用三维有限元模型计算复合材料粘接修补裂纹板的J积分

用复合材料单边粘接修补带裂纹金属板是三维应力问题,而采用简化的二维有限元分析模型计算则有一定近似性。本文建立了三维有限元模型,并计算了其断裂参数J积分。计算分析结果表明,厚度方向上J积分值是变化的,并且修补边比未修补边的J积分值有明显减小;修补前后裂纹面的张开位移明显不同;裂纹板模型的J积分值与裂纹长度在修补前为二次关系,修补后,变成线性关系;粘胶和补片的厚度、粘胶的模量对J积分的影响比较显著。为了提高修补性能,需要对粘胶和补片的几何尺寸和材料性能进行优化。     

周边切口短圆柱试件裂纹稳态扩展过程的有限元分析

以实测的平均载荷P作为试件端面的力边界条件,以实测的起裂时间tid和a(t)作为运动边界条件,将周边切口短圆柱试件简化为左右对称且轴对称的精细有限元模型,模拟了冲击加载下裂纹稳态扩展的运动过程;论证了裂纹起裂时围道 J(t)积分和稳态扩展时修正的围道 J(t)积分在离裂尖稍远处是守恒的;还论证了依据P-δ曲线计算得到的JMR-△a阻力曲线与试件尺寸无关,论证了相应的表征和测试方法是合理有效的.     

完备型二次边界轮廓法的研究及J积分和应力强度因子的计算

选择二次完全多项多作为位移形函数,对边界轮廓法作了进一步的发展,证明二维弹性断裂问题的Ｊ积分方程的被积分函数的散度等于零,将Ｊ积分化为边界点的势函数数值的计算,无需计算数值积分,算例表明,该方法较传统边界元法求得的结果精度更好。