Q390钢韧脆转变区冲击吸收功的类主曲线模型

采用夏比冲击试验、主曲线法思想及冲击吸收功与断裂韧性的经验公式对Q390低合金高强度钢在韧脆转变区冲击吸收功的分布规律进行了研究.通过夏比冲击试验得到的冲击试验特征温度，求得主曲线的参考温度，进而获得Q390钢的主曲线表达式.在考虑冲击试样厚度的影响下，结合最适用于Q390钢的经验公式，最终得到Q390钢韧脆转变区内冲击吸收功的类主曲线分布模型.结果表明，该模型能很好地描述Q390钢韧脆转变区内冲击吸收功、温度以及累计失效概率之间的关系，在一定程度上拓展了主曲线法的应用.     

基于局部法由示波冲击试验对断裂韧性的预测

研究了基于局部法由冲击试验对三点弯曲试样断裂韧性的预测。通过对X65管线钢韧脆转变温度下的示坡冲击及三点弯曲试验，得到示波冲击试验每个试样的能量-时间、载荷-时间、载荷点位移一时间的关系曲线和三点弯曲试验每个试样的断裂韧性值。利用有限元方法分析了示波冲击及三点弯曲试样裂纹尖端的应力场，通过自编程序求出示波冲击试样和三点弯曲试样的材料局部断裂参量，验证了临界成布尔应力符合局部法理论中的双参数成布尔分布，且证明了对本研究的两类试样，临界成布尔应力与试样尺寸和加载形式无关。基于局部法在脆性断裂条件下成功地实现了由示波冲击结果来预测三点弯曲试样的断裂韧性，不仅验证了局部法理论对X65管线钢的适用性，而且证明基于局部法可以通过冲击吸收功来预测和评价材料的断裂韧性。     

铁路桥梁钢及焊缝的CTOD性能

为了解铁路钢桥构件材料的弹塑性断裂韧性性能,对常用桥梁钢——Q370qE和Q345qD钢的各种板厚的母材、焊缝和熔合线试样进行了20℃至-70℃的直三点弯曲裂纹尖端张开位移(CTOD)试验。数据分析采用"个性化因素剔除"方法,回归得到随温度变化的CTOD临界值δ的通用计算公式。结果表明:δ在材料、温度、板厚不同的情况下,应分别取脆断、韧脆破坏和韧性破坏时的CTOD值;Q370qE钢母材在高于-70℃的环境温度下不会发生脆断,Q345qD钢母材的转脆温度为-42℃;两种钢材焊缝的CTOD性能相近,转脆温度为-24℃;CTOD性能可作为修订常规冲击韧性标准的依据。     

低温奥氏体钢韧度计算设计

研究了低温奥氏体钢的韧脆转变规律和三个重要特征参量 :室温冲击韧度A30 0KV,韧脆转变温度和韧脆转变曲线斜率KC 根据实验结果 ,经计算机处理得到定量计算式 :A30 0KV =f(Me) ,AKV(J) =A30 0KVexp -B 30 0 -TK30 02 ,B是合金元素和温度的函数 经验证 ,计算结果是满意的 ,可应用于低温奥氏体钢的冲击韧度计算和设计     

低温奥氏体钢韧度计算设计

研究了低温奥氏体钢的韧脆转变规律和三个重要特征参数：室温冲击韧度A^300KV,韧脆转变温度和韧脆转变曲线斜率Kc，根据实验结果，经计算机处理得到定量计算式：A^300KV=f(Me),AKV(J)=A^300KV^exp[-B(300-TK/300)^2]，B是合金元素和温度的函数，经验证，计算结果是满意的，可应用于低温奥氏体钢的冲击韧度计算和设计。     

基于约束参数的断裂韧性转化研究

为解决材料在不同约束条件下断裂韧性转换的问题,基于三点弯曲试验过程的有限元模拟,对铁素体钢材的典型材料(低合金高强钢材Q345B)的断裂韧性进行了研究。针对不同约束水平(裂纹的深或浅)的三点弯曲试样建立ABAQUS有限元数值仿真模型,计算获得裂纹尖端断裂韧性J积分值,结合J-A_2方法计算不同裂纹深度的三点弯曲试样的约束参数A_2,研究了弹塑性断裂力学考虑约束效应的断裂韧性转化问题。结果表明,随裂纹长度的增加,约束参数A_2值逐渐增大,深裂纹试样的裂纹尖端处于高约束情况,更容易失效。运用J-A_2方法对不同裂纹深度三点弯曲试样的断裂韧性值进行了转化,转化结果与模拟值吻合良好,误差均在8%以内,验证了J-A_2法在断裂韧性转化中的可行性。     

基于钢材真实应力应变关系的研究

目的研究钢材真实应力应变的关系,验证微观断裂机理的适用性和有效性.方法利用Q235B、Q345B两种型号钢材,选取母材、焊缝及其热影响区位置的圆棒,进行室温单轴拉伸试验,并进行本构关系的拟合与断口形貌的分析.结果利用全自动引伸计对试件进行全程跟踪,采集到的应力应变曲线可以较好地反映试件的力学性能,经有限元计算能更准确的模拟钢材的真实应力应变关系;两种钢材的破坏形式为韧性断裂且延伸率均较大,Q235B钢材的断面收缩率大于Q345B钢材,Q235B表现出更好的延性.结论利用Q235B、Q345B母材、焊缝金属和热影响区的单拉加载结果,可应用于后期标定钢材断裂韧性参数的研究中.     

建筑钢材微观损伤模型的韧性参数校正

Q235B和Q345B钢材在中国建筑领域应用广泛,但却缺乏该类钢材的微孔扩张模型(VGM)和应力修正临界应变(SMCS)模型等微观损伤模型韧性参数,且关于断裂方面的研究缺乏监测到钢材断裂时刻的应力与应变,而无法正确对韧性参数进行校正.笔者取材自母材、热影响区、焊缝区的3种Q235B和Q345B钢材,加工了36个缺口圆棒试件,通过系列单轴拉伸实验,获得了Q235B和Q345B钢材的VGM和SMCS模型韧性参数,然后利用有限元计算VGM模型和SMCS模型对Q235B和Q345B钢材韧性断裂的预测效果.结果表明:VGM模型和SMCS模型对Q235B钢材破坏荷载的预测程度可以控制在25%,以内,对Q345B钢材的预测可以控制在10%,以内,两种模型对破坏荷载的预测程度精准于对破坏位移的预测程度.     

双基和改性双基推进剂脆化温度研究

本文是在研究了改性双基和双基推进剂玻璃化温度T_g之后,对脆化温度进行了研究。分别采用冲击试验,拉伸试验方法,对-100℃到+60℃温度范围内冲击强度与温度关系,-80℃到0℃范围内屈服强度σ_Y,断裂强度σ_b与温度关系进行分析,并根据冲击试样断面的脆韧转变现象,确定了脆韧转变温度。     

钢轨钢材低温冲击功的试验研究

钢轨钢材低温下抵抗冲击的韧性变差,极易发生脆性断裂,因此很有必要研究其低温下的冲击功。该文在 20℃至-60℃范围内测量了中国常用钢轨钢材U71Mn和U75V的U型缺口和V型缺口冲击功。试验结果显示,这2种钢轨钢材的冲击功随温度的降低而明显降低。该文利用Boltzmann函数对试验结果进行了回归分析,得到了回归方程式,指出钢轨钢材U71Mn和U75V的韧脆转变温度分别在-10℃和 5℃附近,且由回归方程可以预测2种钢轨钢材 20℃至-60℃温度区间内的冲击功。试验结果表明,在青藏铁路等寒冷地区的铁路工程中宜优先选用U71Mn钢材。     

钢轨钢材低温冲击功的试验研究

钢轨钢材低温下抵抗冲击的韧性变差,很易发生脆性断裂,因此很有必要研究其低温下的冲击功。该文在 20℃至-60℃范围内测量了中国常用钢轨钢材U71Mn和U75V的U型缺口和V型缺口冲击功。试验结果显示,两种钢轨钢材的冲击功随温度的降低而明显降低。该文利用Boltzmann函数对试验结果进行了回归分析,得到了回归方程式,指出钢轨钢材U71Mn和U75V的韧脆转变温度分别在-10℃和 5℃附近,且由回归方程可以预测两种钢轨钢材 20℃至-60℃温度区间内的冲击功。试验结果表明,在青藏铁路等寒冷地区的铁路工程中宜优先选用U71Mn钢材。     

ANS500超级钢板焊接接头的低温韧性

利用熔化极气体保护焊工艺对500MPa级的ANS500超级钢板进行焊接.采用系列冲击试验对接头低温韧性进行了研究.测定了一系列低温韧性值,确定了其正常使用的温度范围.用能量法并辅助断口形貌观察确定了两种焊接工艺下接头韧脆转变温度(DBTT).用1.0mm焊丝焊接时,接头各部位的韧脆转变温度分别为焊缝-65℃,熔合线-70℃,热影响区(HAZ)低于-70℃,焊板安全使用温度为-65℃以上;用0.8mm焊丝焊接时,接头各部位的韧脆转变均在-70℃以下发生,其安全使用温度为-70℃以上.     

一种中碳钢的韧脆转化以及热激活分析

继前期工作，研究了一种中碳钢由加载速率引起的韧脆转化。在恒定的温度下，随速率增加，断裂韧性不断降低，该现象与降低温度引起的韧脆转化相同。通过热激活分析，断裂韧性可以分为两部分：非热分量Ｊａ和热分量Ｊｔ，并获得了断裂韧性与温度、加载速率的定量化关系。对形变激活能与断裂激活能的关系以及与温度的关系进行了初步的探讨。     

铁素体球墨铸铁低温冲击韧性

为了优化生产工艺,探究化学成分对低温冲击韧性影响规律,通过夏比冲击试验方法研究了三组铸态全铁素体球墨铸铁低温冲击韧性,分析了硅碳含量对低温冲击韧性影响及断口形貌。结果表明：三组试样中,冲击韧性随碳含量增多和硅含量降低而升高;冲击韧度值随着温度的降低而下降,-20 ℃下可以达到15.20 J,冲击韧度值在温度低于-40 ℃后变化不大,韧脆转变温度在-40 ℃以上。冲击断口形貌表明,随温度降低,球墨铸铁的断裂机制由韧性断裂转为韧脆混合断裂,最后变为脆性断裂。可见碳硅含量会对低温冲击韧性造成一定影响。     

核电主管道铸造不锈钢的热老化脆化

为了研究中国核电主管道铸造不锈钢Z3CN20-09M的热老化,在300、350和400℃下,对Z3CN20-09M进行了长达30000 h的加速热老化实验.对不同热老化时间下的样品进行了冲击性能和铁素体纳米硬度测定.以夏比冲击功作为热老化脆化参量,利用拟合的方法得出该材料的热老化激活能为51.962 kJ·mol^-1.通过热老化因子P得出了用夏比冲击功表示的热老化脆化动力学公式.利用热老化激活能和热老化动力学公式预测了Z3CN20-09M在实际运行温度下服役40 a内的夏比冲击功和铁素体显微硬度变化.预测结果表明在运行5 a内是该材料韧性迅速下降的时期,随后的运行过程中下降过程趋缓.     

核电主管道铸造不锈钢的热老化脆化

为了研究中国核电主管道铸造不锈钢Z3CN20-09M的热老化,在300、350和400℃下,对Z3CN20-09M进行了长达30000 h的加速热老化实验.对不同热老化时间下的样品进行了冲击性能和铁素体纳米硬度测定.以夏比冲击功作为热老化脆化参量,利用拟合的方法得出该材料的热老化激活能为51.962 kJ.mol-1.通过热老化因子P得出了用夏比冲击功表示的热老化脆化动力学公式.利用热老化激活能和热老化动力学公式预测了Z3CN20-09M在实际运行温度下服役40 a内的夏比冲击功和铁素体显微硬度变化.预测结果表明在运行5a内是该材料韧性迅速下降的时期,随后的运行过程中下降过程趋缓.     

Q345钢低温形变微纳米级铁素体制备实验研究

为了充分激发钢材自主控制晶粒的潜力,以Q345为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟试验机进行低温大塑性平面变形实验,研究了低温大变形下制备微纳米级晶粒的工艺条件.实验中变形温度为500～700℃,应变速率为0.01～1 s-1,并借助数值模拟技术确定出了单道次平面压缩实验最大可产生4.0以上的塑性应变.根据实验金相分析结果,得出了Q345钢低温大变形下铁素体晶粒细化以动态再结晶为主和晶粒尺寸与Z因子的关系,且获得的铁素体晶粒尺寸小于1μrn.实验结果表明,Q345钢低温大塑性形变制备微纳米级铁素体组织是可行的.     

高氮镇静钢韧脆转变与温度的关联数模

分析了钢材在一定条件下韧脆损伤机理,建立了高氮镇静钢的断裂韧性Kic随温度T变化的关联数模.对实际含缺陷而潜在损伤的压力溶器及管理提供了更加接近实际的Kic值.通过控制适当的操作温度范围,可防止容器发生恶性脆性爆破.     

X60级输油(气)管线钢环焊接头的断裂韧性

本文对两种X60级输油(气)管线钢环焊接头在系列温度下的断裂韧性(COD)进行了试验研究,对影响断裂韧性的显微组织因素进行了分析讨论,对用COD值来评定管线钢及其焊接接头的韧脆转化能力进行了探讨。     

Q345B钢材GTN模型损伤参数标定及应用

目的标定Q345B钢材GTN模型损伤参数及评价损伤参数,并对钢管相贯节点的损伤起始位置进行预测.方法对取自Q345B钢材的光滑圆棒和带缺口的圆棒试样进行单轴拉伸试验,采用逆推法标定GTN细观损伤力学模型参数,并应用有限元分析方法预测相贯节点的损伤起始位置以及开裂破坏过程.结果引入的GTN细观损伤力学模型参数的支管端部荷载-相对凸凹变形曲线与试验结果吻合较好,有限元分析计算得到的损伤起始点荷载和位移与试验结果接近,并且有限元模拟的损伤起始位置与试验中观测到的裂纹开展起始位置相近.结论 Q345B钢材GTN损伤本构模型,能够模拟结构断裂过程,预测结构的断裂荷载、断裂位移、破坏位置.