压力容器材料两种韧性断裂形态的分析研究

根据细观力学在金属韧性材料断裂中的研究成果，考察了压力容器材料韧性断裂的过程及断口的宏细观特征，结果表明：容器材料的韧窝型断裂和剪切型断裂模式，分别对应于宏观断裂形态上的正断口和斜断口；决定这两种断裂机理转变的关键因素是断裂部位的应力状态和材料的自身特性，应力状态的大小用应力三轴度来度量，临界应力三轴度是一材料常数；讨论了压力容器两种韧断形态与其应力状态的关系。     

准脆性材料宏观特性

准脆性材料在宏观力学介质模型中所遇到的问题实质上是尺度问题,或者说,准脆性材料应变局部化和断裂过程本质上是微观或细观尺度上的力学行为。     

20钢螺钉断裂失效分析

以20钢螺钉为研究对象,采用断口观察、硬度测试和力学计算等方法,分析了某机器上20钢螺钉断裂失效原因。结果表明,螺钉以脆性断裂为主,螺钉中C含量极低,P含量偏高,组织为大量铁素体+少量片状珠光体,晶内与晶界有夹杂物;每个螺钉承受的平均剪切应力为447 MPa,因受载过大导致最终断裂失效。建议定期对螺钉进行更换或采用强度较高、韧性较好的材料。     

碳基复合材料有效性能的细观力学研究

作为一种多相体材料,碳基复合材料的力学性能和损伤破坏规律与其组元材料的弹性常数、体积含量以及细观结构密切相关。独创了组元材料试样加工与拉伸试验方法,获得了石墨基体和碳纤维的拉伸模量、强度和断裂应变率,在此基础上利用细观力学中Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法,建立了预报材料弹性常数的细观力学模型,并将理论预报结果与试验结果进行了比较,分析了误差产生的原因。结果表明：理论预报值与试验值之间的误差在10%以内,说明计算模型合理,计算结果可信。     

纤维沥青混合料细观损伤断裂试验新型测试方法的应用

沥青混合料的抗裂性能在很大程度上决定了沥青路面的使用寿命,其粗集料骨架及细观介质成分（FAM）等内部结构组成的差异又会影响沥青混合料的抗裂性能。纤维因其优异的物理力学特性被广泛应用于提升沥青混合料的抗裂性能,为了有效表征纤维沥青混合料的瞬时损伤演化并评估其断裂特性,开发了一种新型测试方法,通过原位动态拉伸（ISDT）试验对沥青混合料细观损伤断裂性能进行表征。为了研究纤维沥青混合料细观损伤与宏观断裂性能之间的关系,设计添加和不添加纤维的沥青混合料,进行宏观半圆弯拉（SCB）及细观ISDT试验,定义荷载-位移曲线的特征参数表征其抗裂性能,并实时观测细观裂纹密度扩展情况。结果表明,随着纤维用量的增加,沥青混合料和FAM的断裂能和断裂韧性有相当的增加趋势,且沥青混合料及FAM的裂纹萌生及扩展存在滞后效应。因此,ISDT试验是评价纤维沥青混合料细观损伤断裂性能的一种有效手段。     

焊接接头力学失配对断裂参量的影响

针对高强钢失配的对接接头设计,采用有限元方法,考察了该种匹配方式对断裂参量应力强度因子和J积分的影响,为结构设计提供一种近似求解方法。     

冷成形碳素钢、低合金钢圆筒的热处理

GB150-1998《钢制压力容器》第10.4.2中规定:(1)用碳素钢、16MnR钢板冷成形的圆筒,如名义厚度大于圆筒内径的3%;(2)其它低合金钢板冷成形的圆筒,如名义厚度大于圆筒内径的2.5%,其圆筒应于成形后进行热处理。该版本的     

正火高强度压力容器用钢的研究进展

对国内外正火型高强度压力容器用钢的发展情况进行了调研,分析了国内正火高强度压力容器用钢的研制思路,并对国内外相关标准进行解析,提出了新一代高韧性正火高强度压力容器用钢的研制构想。同时对新钢材的市场应用前景及应用领域进行了初步的探讨。     

材料硬度对喷丸组织强化效果的影响

目前用来表征金属材料表面力学特征最常见的指标是X射线衍射谱线的半高宽和显微硬度,人们普遍认为,材料的半高宽值越大,其硬度越高。许多从事喷丸研究的学从硬状态材料喷丸影响层半高宽减小的实验事实提出喷丸影响层发生了“加工软化”的观点,实验选用超高强度钢为实验材料,对其不同硬度的实验结果发现,喷丸使硬状态表面的半高宽大幅度减小,但使它们的表面屈服强度得到了提高。这说明用半高宽参量来推断表面的强度是不可靠的。     

SEBS胶质材料吸附性能的老化试验研究

分别研究了在自然光照、不同热氧温度、紫外线辐射的老化条件下该材料吸附极限载荷的变化状况,提出了"最大承载损失率"的概念,从宏观力学性能与细观形貌两方面分析了材料的变化情况,发现该材料受温度影响最大,最大承载损失率达到了48.9%。该材料的吸附能力在老化初始阶段下降很快,随着老化时间的增加逐渐趋于平稳,但仍具有一定的吸附能力。该研究结合宏观力学测试与细观外貌特征的综合表征材料吸附性能的检测方法,具有较强的工程应用性。     

利用高延性水泥基材料抑制钢/混凝土连接区域的断裂破坏(英文)

为了避免混凝土的脆性断裂破坏,在钢/混凝土连接区域中用高延性水泥基材料(ECC)代替了普通混凝土. 采用剪力键/ECC 的抗剪试验、二维锚固螺栓/ECC 拔出试验和有限元模拟研究了 ECC 材料的延性对于连接区域破坏模式、结构性能的影响. 实验结果表明: 通过微观力学原理设计的 ECC 具有 300 倍于普通混凝土的拉伸延性,从而使钢/混凝土连接区中混凝土断裂破坏模式由脆性转变为延性. 混凝土材料的高延性使结构承载能力和变形性能获得改善,这也同时为有限元模拟结果所验证. 通过改变混凝土材料延性而提高结构性能的理念也可在其他类似的钢/混凝土组合结构中得到应用.     

压力容器应力测试数据的计算机自动采集与管理

介绍了应用电阻应变片测量压力容器应力的基本原理与测试技术，在传统应力测试方法的基础上。结合现代计算机技术，实现压力容器应力测试数据采集的计算机自动采集，解决了多年在压力容器应力测试过程中人工读数的弊端。     

复合材料压力容器渐进损伤的模拟研究

以ANSYS通用有限元为手段,使用非线性分析方法,对纤维缠绕复合材料压力容器进行有限元分析,在此模型基础上进一步研究了压力容器的渐进损伤,以失效因子为参数,讨论了失效单元逐层失效的过程。结果表明,复合材料压力容器在2.0MPa时树脂完全开裂,最初纤维断裂出现在应力为8.1MPa的桶身与封头连接处,而后经向纤维逐渐断裂,此位置最终在8.9MPa下纤维全部断裂。     

内压作用下容器和管道"破前漏"评定准则及应用

压力容器和管道"破前漏("LBB)准则是一种既安全又经济的评定方法。文章以弹塑性断裂力学为基础,提出了一种压力容器和管道的"破前漏"缺陷评定准则:若容器表面裂纹韧带的极限失稳压力Pu低于相应穿透裂纹的起裂压力Pc,则容器会泄漏失效;若容器表面裂纹韧带的极限失稳压力Pu等于或大于相应穿透裂纹的起裂压力Pc,则容器会爆破失效。同时,分别建立了轴向表面裂纹和周向表面裂纹韧带的极限失稳压力Pu和穿透裂纹的起裂压力Pc的表达式。进而用此方法分析了一些文献提供的实验数据,结果表明,预测的失效形式与实际情况完全相符。     

船舶钛合金构件拉伸疲劳断口分析

对TC4钛合金试样拉伸疲劳断裂宏观试验结果、相应的断口和卸载表面观察分析研究,发现在试样断口上有明显的河流花纹走向、韧窝和韧性条带特征.其断裂机理是疲劳拉伸载荷作用下,在应力值比较高时一些沿层裂纹开始出现并扩展,同时微孔长大形成韧窝,并最后导致了材料断裂.     

椭圆截面容器的应力计算及分析

该文利用无限长和有限长容器模型,对椭圆截面容器的应力进行了理论分析,并与实验结果进行对比,得出了有限长椭圆截面容器的应力分布规律,找出了危险截面的位置,对实践中椭圆截面容器的设计提出了一些建议。     

Damage behavior of steel beam-to-column connections under inelastic cyclic loading

Brittle cracks were observed in the welded beam-to-column connections of steel frames during an earthquake. The crack propagation and accumulated damage to the connections can lead to fractures at much lower ductility ratios. Understanding the connections’ damage behavior during an earthquake is crucial for the design of steel moment frames in seismic areas. Nine full scale beam-to-column connections were tested under constant amplitude and variable amplitude cyclic loading. The effects of loading amplitude, loading history, and peak load on the connection damage were analyzed. The damage characters were studied and three damage evolution models were calibrated and validated based on test results. The damage mechanism was investigated and an effective plastic strain index was developed to evaluate connection damage based on a ductile fracture mechanism. A fatigue fracture mechanics-based model, for evaluating the damage process of beam-to-column connections under cyclic loading, was proposed.     

动水条件下单裂隙注浆模型试验系统设计

结合工程实践中大多数注浆工程都是在动水条件下进行注浆堵水,研制了动水条件下单裂隙注浆模型试验系统,并进行了验证性试验。模型试验系统主要包括动水水源、注浆系统、模拟裂隙和数据采集系统设备。研制的模型试验系统解决了动水水源进入裂隙时为裂隙流、水头稳定、水头高度可调,注浆系统设备的注浆量可调,注浆压力和注浆速度可控,模拟裂隙设备的裂隙开度可调,裂隙粗糙度可变,扩散规律易于观察和数据易于采集,监测系统中浆液扩散、渗流压力和流出液体重量实时记录等关键问题。验证试验结果表明,模型试验系统可以在动水条件下进行单裂隙注浆试验并能获得浆液扩散规律、流出液体重量和渗流压力变化规律。     

核压力容器防止辐照脆化的安全评定

本文结合我国核动力反应堆的实例,首先介绍了设计规范中采用的断裂分析图的评定方法,然后着重讨论一种新的断裂力学的评定方法。结合对容器材料断裂韧性的实验测定,给出了计算结累,绘制了全寿期的安全运行工况图,并对两种方法的结果作了比较讨论。