船用鋼動(dòng)態(tài)彈塑性斷裂韌性的試驗(yàn)測(cè)試

通過對(duì)進(jìn)口鉆井隔水管x80鋼管進(jìn)行理化性能分析,了解了國(guó)外鉆井隔水管材料的性能水平,為隔水管國(guó)產(chǎn)化工作的開展提供了一些參考數(shù)據(jù);通過對(duì)x80管線鋼焊接接頭的ctod試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)焊接接頭的斷裂韌性在熱影響區(qū)相對(duì)較弱;通過對(duì)比分析焊接接頭的夏比沖擊功和ctod試驗(yàn)結(jié)果,表明ctod試驗(yàn)對(duì)材料的斷裂韌性評(píng)價(jià)是可靠的。

結(jié)合彈塑性防落梁支座設(shè)計(jì)原理,進(jìn)行了彈塑性防落梁支座體系振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:彈塑性防落梁支座在減少地震能向上部結(jié)構(gòu)傳遞的效果明顯,從而驗(yàn)證了該支座設(shè)計(jì)原理的可行性。

針對(duì)理想彈塑性材料平壓頭壓痕問題,對(duì)荷載-位移關(guān)系曲線進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)出分別對(duì)應(yīng)材料不同塑性發(fā)展階段閾值的2個(gè)壓力特征值點(diǎn),并利用有限元方法對(duì)壓痕試驗(yàn)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,驗(yàn)證了這2個(gè)壓力特征值點(diǎn)和卸載曲線斜率的理論計(jì)算公式.以線性強(qiáng)化彈塑性材料為例,著重分析了壓痕試驗(yàn)荷載-位移曲線對(duì)塑性參數(shù)的敏感性.結(jié)果表明,可以通過壓痕試驗(yàn)來確定材料的彈塑性參數(shù).

為了探討塑性混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線直線段p_1和p_2的取值范圍,從而得出彈性模量的取值,通過對(duì)4組不同混凝土配合比的48個(gè)試件,進(jìn)行了單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。通過試驗(yàn)繪制了典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線,選取了曲線的近似直線段,進(jìn)而分析割線模量和計(jì)算區(qū)間內(nèi)切線模量均值的相近程度,并對(duì)直線段彈性模量計(jì)算公式中如何對(duì)p_1和p_2取值進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：塑性混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段存在近似直線段;塑性混凝土的強(qiáng)度〈5mpa時(shí),選取60%和80%峰值應(yīng)力作為彈性模量計(jì)算公式中p_1和p_2的值比較符合塑性混凝土的實(shí)際情況;反之,則需要更進(jìn)一步的研究。試驗(yàn)研究成果為解決低強(qiáng)度塑性混凝土材料性能取值難問題提供了一種較好的方法。

為了探討塑性混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線直線段p_1和p_2的取值范圍,從而得出彈性模量的取值,通過對(duì)4組不同混凝土配合比的48個(gè)試件,進(jìn)行了單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。通過試驗(yàn)繪制了典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線,選取了曲線的近似直線段,進(jìn)而分析割線模量和計(jì)算區(qū)間內(nèi)切線模量均值的相近程度,并對(duì)直線段彈性模量計(jì)算公式中如何對(duì)p_1和p_2取值進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:塑性混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段存在近似直線段;塑性混凝土的強(qiáng)度<5mpa時(shí),選取60%和80%峰值應(yīng)力作為彈性模量計(jì)算公式中p_1和p_2的值比較符合塑性混凝土的實(shí)際情況;反之,則需要更進(jìn)一步的研究。試驗(yàn)研究成果為解決低強(qiáng)度塑性混凝土材料性能取值難問題提供了一種較好的方法。

研究熱氧老化、自然老化、拉壓疲勞老化等室內(nèi)模擬老化試驗(yàn)對(duì)連續(xù)式彈塑性伸縮裝置性能的影響,在僅考慮溫度影響的情況下,拉壓疲勞試驗(yàn)表明連續(xù)式彈塑性伸縮裝置可用6~8年。

通過熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn),研究了基于動(dòng)態(tài)相變熱軋c-mn-al-si系trip鋼塑性斷裂后不同部位的組織。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)鋼組織中尺寸較大的殘留奧氏體,在塑性過程中很快就會(huì)發(fā)生馬氏體相變,從而導(dǎo)致孔洞或裂紋的起源或萌生;而且,裂紋的起源和擴(kuò)展與組織的鐵素體/殘留奧氏體(馬氏體)密切相關(guān)。減小殘留奧氏體的晶粒尺寸,提高殘留奧氏體的穩(wěn)定性,不讓其在形變初期快速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,有利于trip鋼強(qiáng)度及塑性的提高。

通過分別對(duì)2.25cr-1mo鋼窄間隙焊焊接接頭的焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的四組“柔度”法測(cè)試的“δ_(r)-曲線”和多試法測(cè)試的結(jié)果比較。證明了“柔度”法測(cè)試焊接接頭斷裂韌性的可靠性;探討了在測(cè)試接頭“δ_r-曲線”試驗(yàn)過程中,開始停機(jī)點(diǎn)和加載范圍的選取及裂紋擴(kuò)展量的測(cè)定。進(jìn)而使“柔度”法可在工程應(yīng)用中單獨(dú)測(cè)試鋼材及其接頭的斷裂韌性。

研究了等溫淬火的等溫溫度和等溫時(shí)間對(duì)低碳si-mn系trip鋼力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)用鋼經(jīng)810℃兩相區(qū)加熱,保溫50min,在380℃鹽浴中等溫淬火20min,得到貝氏體+鐵素體+殘留奧氏體的三相組織,具有較高的抗拉強(qiáng)度(rm=843mpa)和良好的塑性(a5=31%)。

通過1∶2隅撐支撐鋼框架模型的單調(diào)加載試驗(yàn),研究了隅撐支撐鋼框架的抗側(cè)力性能和破壞機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明,在水平荷載作用下隅撐最先發(fā)生屈服,并具有很好的變形能力,結(jié)構(gòu)具有很好的滯回耗能性能和延性。對(duì)隅撐支撐鋼框架進(jìn)行了彈塑性受力分析,并給出了其恢復(fù)力模型,從而為簡(jiǎn)化隅撐支撐鋼框架的非線性分析提出了一種新的方法。

通過鋁管內(nèi)襯一薄壁鋼套管再與鋼管板脹接來解決鋁管與鋼管板的連接這一難題,運(yùn)用彈塑性理論對(duì)這種脹接結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析并進(jìn)行了拉脫強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)果表明,這種脹接接頭有非常好的拉脫強(qiáng)度,能夠滿足制造業(yè)的需要。

以河南省某水庫除險(xiǎn)加固工程為依托,根據(jù)該工程對(duì)塑性混凝土材料配制要求,通過大量試驗(yàn)對(duì)塑性混凝土工作性進(jìn)行了研究,從而保證其工作性滿足要求。

塑性混凝土彈性模量影響因素的試驗(yàn)研究——對(duì)于塑性混凝土的配合比設(shè)計(jì)來說，彈性模量是一項(xiàng)重要力學(xué)性能指標(biāo)。對(duì)塑性混凝土彈性模量的測(cè)試采用了兩種變形標(biāo)距，在做大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各原材料和不同的試驗(yàn)條件對(duì)影響塑性混凝土彈性模量的各因素進(jìn)行了詳細(xì)...

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瀝青混合料是一種典型的粘彈塑性材料.文中通過半圓彎拉試驗(yàn),采用j積分理論和延遲開裂時(shí)間評(píng)價(jià)其延遲開裂性能,測(cè)得在不同荷載水平和不同試驗(yàn)溫度下瀝青混合料的延遲開裂時(shí)間,以及不同試驗(yàn)溫度下的斷裂韌度,研究其裂縫起裂規(guī)律.結(jié)果表明,裂縫的起裂表現(xiàn)出明顯的粘彈塑性特征,采用j積分理論和延遲開裂時(shí)間評(píng)價(jià)瀝青混合料的斷裂性能時(shí),簡(jiǎn)單的流變本構(gòu)關(guān)系依然適用.

通過試驗(yàn)研究膨脹劑對(duì)鋼管膨脹混凝土承載力及應(yīng)變的影響,確認(rèn)膨脹劑能在一定范圍內(nèi)通過補(bǔ)償收縮提高鋼管混凝土的承載力,進(jìn)而研究膨脹劑不同摻量對(duì)鋼管混凝土在加載情況下彈塑性變形的影響規(guī)律。試驗(yàn)得出:對(duì)于鋼管混凝土,膨脹劑摻量有一極值,而并非呈線性關(guān)系;摻加膨脹劑后鋼管混凝土構(gòu)件提高了韌性,降低了脆性,起到了"增韌減脆"的作用。

采用雙懸臂夾層梁試樣,對(duì)橡膠—鋼粘接界面的i型邊緣裂紋的擴(kuò)展情況及斷裂韌性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.通過聲發(fā)射技術(shù)的監(jiān)測(cè)將裂紋擴(kuò)展劃分為無損傷、開裂、失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段,把線彈性斷裂力學(xué)中的柔度和能量釋放率引入到橡膠—鋼粘接界面斷裂韌性的計(jì)算中,由實(shí)驗(yàn)測(cè)出裂紋的張開位移計(jì)算出夾層梁的柔度曲線,進(jìn)而得到了能量釋放率曲線,并對(duì)斷裂韌性的變化規(guī)律進(jìn)行了分析.

為了尋求材料的沖擊韌性和斷裂韌性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,根據(jù)已有的夏比v型缺口沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了沖擊試驗(yàn)吸收能與試驗(yàn)溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度之間的曲線關(guān)系,提出了不同強(qiáng)度不同質(zhì)量等級(jí)船用鋼板厚度、使用溫度和斷裂韌性三者之間函數(shù)關(guān)系,并結(jié)合p-s-n曲線的思想,引入了可靠度的概念,實(shí)現(xiàn)了確定任意可靠度下不同板厚和使用溫度所對(duì)應(yīng)的鋼板斷裂韌性的方法,為含裂紋損傷結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)評(píng)估提供依據(jù).

對(duì)有機(jī)玻璃的斷裂韌性因子k值從測(cè)試條件和工藝配方的角度進(jìn)行了一定的闡述。討論了影響k值穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的條件因素,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理,完善了有機(jī)玻璃k值的測(cè)試條件。

在大量的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了塑性混凝土彈性模量的測(cè)試方法。并對(duì)塑性混凝土單獨(dú)應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程進(jìn)行了分析,認(rèn)為應(yīng)力應(yīng)變曲線的線性段表征塑性混凝土的工程性,可取該段的斜率作為塑性混凝土彈性模量的真值。對(duì)比了試樣是否預(yù)壓對(duì)彈性模量的影響,并根據(jù)現(xiàn)行《土工試驗(yàn)規(guī)程》(sl237-1999)及《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(sl352-2006)提出試樣應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓。最后根據(jù)25塊同配比、同成型條件、同養(yǎng)護(hù)條件、同試驗(yàn)條件試樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù),提出0.5mpa至破壞荷載40%連線的斜率作為塑性混凝土的彈性模量。

為了對(duì)重慶奧林匹克體育中心網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)鑄鋼球節(jié)點(diǎn)承載安全性作出評(píng)價(jià),本文對(duì)一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了彈塑性分析和實(shí)體試驗(yàn)研究。通過對(duì)該節(jié)點(diǎn)有限元模型的彈塑性分析,得到節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、應(yīng)變分布情況。通過鑄鋼球節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的實(shí)體試驗(yàn),得到表面各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試值。結(jié)合理論分析和實(shí)體試驗(yàn),分析了鑄鋼球節(jié)點(diǎn)的傳力路徑和和受力特點(diǎn),指出其應(yīng)力從連接端口到球體“高-低-高-低”的變化規(guī)律,按vonmises強(qiáng)度理論對(duì)其承載能力做出了評(píng)價(jià)。將管身應(yīng)力與管腳應(yīng)力的比值作為反映應(yīng)力集中程度的一項(xiàng)重要指標(biāo),對(duì)此進(jìn)行分析并指出,大型鑄鋼球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)可以通過控制該比值優(yōu)化應(yīng)力傳遞路徑。

基于j-a2雙參數(shù)斷裂理論,對(duì)帶半橢圓表面裂紋和單邊貫穿裂紋的拉伸試件進(jìn)行彈塑性斷裂分析.計(jì)算并比較了x80和x100鋼裂紋體在裂紋寬度相同、深度不同時(shí)的斷裂驅(qū)動(dòng)力j和約束參數(shù)a2.根據(jù)2種鋼的斷裂失效曲線,對(duì)橢圓裂紋最深點(diǎn)及相應(yīng)深度的單邊裂紋進(jìn)行斷裂分析比較.結(jié)果表明:橢圓裂紋深度的改變主要影響j積分值而對(duì)約束水平影響不大;裂紋深度及j積分均相同時(shí),橢圓裂紋最深點(diǎn)與單邊裂紋拉伸試件裂紋尖端的約束情況有較大差異,裂紋較深時(shí),單邊裂紋拉伸試件裂尖的約束水平要高于半橢圓裂紋情形;一般情況下對(duì)這2種鋼橢圓裂紋體進(jìn)行失效評(píng)估時(shí),利用平面應(yīng)變模型的計(jì)算結(jié)果會(huì)偏于保守,但對(duì)x100鋼的淺橢圓裂紋則相反.