延性断裂

摘要： 针对CO_(2)输送管道运行过程中存在的延性断裂风险,从管道断裂机理和止裂控制两个方面综述了国内外研究进展,分析了不同相态、管材类型、杂质因素等初始条件对CO_(2)管道断裂扩展规律的影响,总结分析了不同止裂控制方法的止裂原理和结构,以及不同类型止裂结构在试验和数值模拟中所体现的止裂效果。在综述基础上,归纳了当前CO_(2)管道断裂机理及止裂控制研究方面需要深入研究的问题,并对相关研究内容进行了展望,包括裂纹裂尖处CO_(2)热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系的研究、可靠的管道止裂准则的建立、适用于CO_(2)管道的止裂结构的设计优化等,以期为CO_(2)管道的合理设计、安全运行以及CCUS技术的推广实施提供参考。

摘要： 数值模拟是协助全尺寸管道爆破试验系统研究天然气管道断裂行为的有效手段。针对传统数值模拟方法无法随裂纹扩展实时调整裂尖前后管道内压分布导致断裂过程模拟不准确的问题,在归纳全尺寸管道爆破试验数据的基础上,提出管道裂纹动态扩展过程中裂尖位置随加载时间分阶段近线性变化的基本假设,结合气体减压模型构建纳入裂尖位置实时预测的迭代加载法。在基于管道全尺寸气体爆破试验结果探究该加载方法有效性的基础上,讨论迭代次数及气体减压模型类型对模拟结果的影响,形成纳入裂尖位置实时预测的天然气管道裂纹扩展模拟方法。结果表明,该模拟方法可有效实现加载边界随裂纹扩展的实时更新,近似实现气体减压、管道变形与裂纹扩展的多场耦合,模拟所得断裂参量、管道变形与试验结果一致性较好。

摘要： 本文在损伤力学和金属延性断裂理论的框架下,通过设计多种局部细节特征的元件级试验件,研究7085铝合金材料在不同应力状态下的破坏性能.通过试验与有限元分析相结合,建立7085铝合金材料断裂塑性应变与应力状态参数(应力三轴度)间的关系,作为金属材料失效判据.最后,通过接头结构破坏试验,验证失效判据的预测精度,试验与数值仿真结果表明通过本文设计的元件级试验件获取的材料应力三轴度-断裂应变失效判据能有效预测复杂应状态下接头结构的失效行为.

摘要： 研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力-应变关系和延性断裂特征。加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态。用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主,纯剪试件的设计需要进一步研究。

摘要： 研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力应变关系和延性断裂特征.加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态.用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数.结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素.与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大.此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主,纯剪试件的设计需要进一步研究.

摘要： 基于微观断裂力学的循环孔洞扩张模型是进行钢材超低周疲劳断裂分析的有效手段。通过光滑圆棒循环加载试验,确定了Q355钢混合强化模型材料参数;进行了不同加载方式下Q355钢单边缺口试件的超低周疲劳试验,确定了试件的超低周疲劳寿命及其断裂发展过程;建立了单边缺口试件有限元模型,基于有限元分析结果,采用循环孔洞扩张模型对试件的超低周疲劳寿命进行了预测,并通过编写用户子程序,删除断裂单元以模拟试件的断裂扩展过程,对试件的超低周疲劳断裂全过程进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果基本吻合,验证了循环孔洞扩张模型对钢材超低周疲劳断裂全过程数值模拟的适用性。

摘要： 在开展X80管道钢三点弯试验基础上,对Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)模型及扩展有限元法(XFEM)损伤参数的确定方法进行研究,并对二者表征管道钢断裂行为的能力进行评估.结果表明:二者均适用于大范围屈服下管道钢的延性裂纹扩展模拟并可得到与试验结果一致的反力曲线;但XFEM模拟所得裂纹扩展长度较试验值偏大,断裂韧性较试验值偏小;GTN模型所得裂纹扩展长度和断裂韧性在整个裂纹扩展历程中均与试验数据具有较高一致性.使用GTN模型同时考虑气体减压,再现了X80全尺寸管道动态裂纹扩展过程及裂纹尖端张开角演化历史,所得结果与管道爆破试验结果吻合较好.通过小尺寸试验标定参数的损伤模型可有效用于全尺寸管道断裂性能的模拟.

摘要： 基于钢材单轴拉伸试验,提出了关于拉伸试验数据和真实应力-应变曲线的修正方法.开发了VGM模型和SMCS模型的USDFLD用户子程序,用于微观断裂模型的有限元模拟,分析了应力三轴度对等截面和非等截面构件微观断裂模型预测结果的影响.结果 表明,进行等截面构件的本构曲线拟合时应同时考虑颈缩点真实应力和断裂点真实应力的修正.受应力三轴度的影响,在等截面拉伸条件下SMCS模型预测的断裂位移普遍小于VGM模型.非等截面拉伸条件下应力三轴度的变化趋势多样,SMCS模型预测两板相交构件的断裂变形量远大于VGM模型,前者为后者的3.10倍.当拉伸构件存在多个断裂危险点时,VGM模型与SMCS模型的启裂点出现于不同位置处,建议以VGM模型预测位置为准.

摘要： 延性断裂严重威胁高钢级管道的运行安全,但其具体行为尚不明确,尤其是壁厚减薄率这一参量,难以在全尺寸管道爆破试验中实时监测,制约了对高钢级管道断裂与止裂机理的深入研究.针对这一问题,借助数值模拟方法,对高钢级天然气管道延性裂纹动态扩展过程中管道轴向壁厚减薄率的分布及演化规律进行了系统研究,分析了设计系数、管道几何尺寸及管材特性对其的影响.结果表明,轴向管壁减薄始终分布于初始裂纹尖端至当前裂纹尖端的范围内,各因素对其分布规律均无影响;减薄率最大值始终出现在当前裂纹尖端处.管道壁厚越小、材料强度越低,壁厚减薄率越大,设计系数及管道直径均对壁厚减薄率无影响.

摘要： 强震下钢结构可能会发生整体或局部屈曲,屈曲变形会造成严重的应变集中,在循环大塑性应变加载下容易引起构件发生延性断裂.1995年神户地震中,钢结构建筑和桥梁结构构件屈曲后断裂现象被多次确认,但其破坏机理和分析评估方法相关研究较匮乏.本文采用细观延性断裂模型和材料弹塑性模型对方形钢管柱的局部屈曲后延性断裂进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比分析,验证相关模型的合理性,并阐明屈曲后断裂的机理.

摘要： 结合西气东输一线和二线断裂控制的实践,综述了高压输气管线延性断裂与止裂的研究进展.对影响管道止裂韧性的主要因素(如断口分离、天然气组分、沿线压力和温度分布等)进行了分析.止裂概率大小不仅与管道所需的输送钢管止裂韧性值有关,同时和实际供应钢管的韧性分布(均值和标准偏差)有关.鉴于止裂韧性预测的复杂性,通过全尺寸钢管实物爆破试验对预测结果进行校核是十分重要的.

摘要： 在均质材料损伤破坏准则的理论应用研究基础上,对典型金属构件的非线性载荷一位移响应及其延性断裂过程进行了数值仿真研究,发现常规工程数值计算中应用材料应力应变的单一曲线假设模拟构件非线性响应存在较大误差.为提高数值模拟精度,提出了复杂应力状态下材料屈服以及非线性应力-应变曲线的理论修正项及其表达式.在Abaqus系统实现算法软件编程的基础上,对不同圆弧缺口及两类带孔板铝合金构件的延性断裂过程进行了非线性有限元数值仿真,获得了与试验结果吻合良好的应用结论。

摘要： 本文为研究应力三轴度对金属材料延性断裂过程的影响,以三点弯试件为研究对象,建立三维有限元模型,利用显示动力分析方法模拟了试件的延性断裂过程,分析了应力三轴度的应变路径和空间分布效应,结果表明:应力三轴度随等效塑性应变增加而增加;裂纹尖端处的应力三轴度在试件厚度方向对称分布,在中心处取得最大值,并对裂纹尖端塑性区面积具有显著影响;裂纹扩展方向的应力三轴度绝对值关于试件旋转中心对称分布.

摘要： 基于微观机制的断裂模型可用来预测强震作用下钢结构的延性断裂.为校准Q460钢的微观断裂模型参数,进行了材料试验和对应的有限元分析,以及断口的扫描电镜试验.试件由Q460钢板焊接节点抽取的母材圆棒制作而成.校准出Q460钢微观机制模型参数后将其与不同牌号钢材的材料特性和参数比较,得出影响参数的敏感性因素以及各因素对参数的影响效应.

摘要： 应用数值模拟与实验相结合的方法分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的裂纹延性扩展,获得了2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹延性扩展阻力曲线及起裂韧性,研究结果为焊接接头延性断裂分析提供了参考.

摘要： 水轮机主轴的制造是生产大型水电机组的关键技术。本文针对大型水轮机主轴内法兰锻件锻造过程的裂纹缺陷，采用物理模拟方法，研究了其主要用钢20SiMn的高温力学性能，得到了避免产生锻造裂纹的合理锻造工艺区间;根据Cockcroft & Latham延性断裂准则，得到了20SiMn钢的延性断裂因子C为30.0;利用Deform 3D软件，对大型水轮机主轴内法兰锻造过程进行了数值模拟，预测了锻件在空心镦粗过程中裂纹产生的趋势和区域，并提出了优化锻造工艺方案。本文的研究成果，对制定其它大型简体锻件的锻造工艺具有参考价值。

摘要： 使用Gleeble-1500热模拟机测定了不同硼含量的低碳钢试样的热塑性。结果表明,其他成分相当,硼含量为0.01%的试样,在900-1300°C的热塑性较差,其断面收缩率仅在23%-39%之间;在1100-1300°C温度范围内,含硼0.0029%试样的热翅性较好,特别是在1100°C和1200°C时,比不含硼的试样的热塑性明显提高,说明适量硼含量能够改善低碳钢在这一温度区间的热塑性。用扫描电镜观察断口形貌,含硼0.01%和0.005%的试样在900°C和1100°C均以沿晶脆性断裂为主;在1000°C时,含硼0.01%的试样是混合断口,含硼0.005%的试样以延性断裂为主。

摘要： 本文回顾了我国输气管线用控制轧制微合金钢的发展,并通过研制新钢种的实验室数据和显微组织照片,全面地介绍了我国在21世纪开始应用的现代化输气管线用针状铁素体钢,并对输气管线钢应用中所涉及的对延性断裂止裂韧性等问题做了讨论.

摘要： 分别阐述了长距离输气管道的脆性断裂、延性断裂、氢致开裂、应力腐蚀开裂及疲劳断裂等几种失效模式,举例说明了这几种失效模式的特征和机理.指出实际管道的失效往往是多种机理交互作用的结果.

摘要： 本发明公开了一种跨活动断裂的高延性隧道支护结构，包括沿隧道纵向间隔设置的跨活动断裂支护段和普通支护段，所述普通支护段由内至外依次设置有钢筋混凝土二次衬砌、防水板和喷混凝土初期支护，所述跨活动断裂段由内至外依次设置有钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌、防水板、泡沫混凝土层和喷射PVA‑ECC初期支护，喷射PVA‑ECC初期支护和钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌之间填充泡沫混凝土层，所述泡沫混凝土层和钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌之间设置防水板。所述PVA‑ECC材料的组分为水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂和PVA纤维。本发明具有良好的抗剪断能力和抗减震效果，能有效减少运营期间断裂滑移错动和地震作用对隧道的影响。

摘要： 本发明公开了一种跨活动断裂的高延性隧道支护结构，包括沿隧道纵向间隔设置的跨活动断裂支护段和普通支护段，所述普通支护段由内至外依次设置有钢筋混凝土二次衬砌、防水板和喷混凝土初期支护，所述跨活动断裂段由内至外依次设置有钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌、防水板、泡沫混凝土层和喷射PVA‑ECC初期支护，喷射PVA‑ECC初期支护和钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌之间填充泡沫混凝土层，所述泡沫混凝土层和钢筋增强PVA‑ECC二次衬砌之间设置防水板。所述PVA‑ECC材料的组分为水泥、粉煤灰、砂、水、减水剂和PVA纤维。本发明具有良好的抗剪断能力和抗减震效果，能有效减少运营期间断裂滑移错动和地震作用对隧道的影响。

摘要： 本实用新型公开了一种防断裂金属高延性拉伸装置，包括工作台、第一固定柱和第二固定柱，所述第一固定柱和第二固定住分别安装在工作台两侧，所述第一固定柱两侧均安装有L型固定架，两根L型固定架另一端分别和电动旋转轴连接在一起，第二固定柱一端安装有电机箱，电机箱另一端连接有液压杆，液压杆另一端固定安装有连接金属钩，连接金属钩一端安装有电子测力计，电子测力计通过和电机箱内部的控制器电性连接实现数据传输，控制器通过导线实现控制液压电机和电动旋转轴内部的驱动电机的控制，该装置在实现金属最大化拉伸的同时，有效地防止金属断裂，且可对金属丝和金属型材都能进行拉伸，使用更加方便。

摘要： 一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制方法，该天然气管线由相连通的i‑1根运行管以及与第i‑1根运行管相连通的一根止裂管构成的管线。根据排列组合的概率统计方法，得到扩展超过i‑1根运行管的概率；根据超过i‑1根运行管的概率P

摘要： 本发明提供一种拉伸剪切组合延性断裂实验系统，包括控制装置和拉伸试验机，拉伸试验机的上夹头和下夹头之间装夹有拉伸剪切组合试样，试样中部具有平行段，平行段为平板，在其表面开有相对设置、大小相同且贯穿厚度的两个缺口，两缺口的对称轴线与试样的中心轴线之间形成预设夹角，平行段沿中心轴线的两侧设有环形凸台；环形凸台连接引伸杆，引伸杆包括上、下引伸杆，下引伸杆与光栅测微仪固接，光栅测微仪的测量端正对上引伸杆。本发明还提供一种拉伸剪切组合延性断裂实验方法。本发明由于采用了具有两个缺口的试样，且试样的预设夹角可以改变，因此通过改变试样尺寸，且仅在单向拉伸的加载情况下，可获得宽范围的应力三轴度水平和罗德参数水平。

摘要： 一种三点弯曲试样延性断裂韧性JIC测试装置以及测试方，该方法借助刀口辅助装置获得不同高度的COD规张开位移，计算得到三点弯曲试样的施力点位移，进而获得三点弯曲试样的延性断裂韧性JIC，使得高强高韧合的安全评价工作可以有效的开展。

摘要： 一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制方法，该天然气管线由相连通的i-1根运行管以及与第i-1根运行管相连通的一根止裂管构成的管线。根据排列组合的概率统计方法，得到扩展超过i-1根运行管的概率；根据超过i-1根运行管的概率P

摘要： 本发明涉及一种金属延性断裂应变计算方法及系统，方法包括：对应力向量在应力空间中进行分解，得到应力参数；基于待测金属材料对初始的计算参数进行标定，得到标定的计算参数；基于所述应力参数得到罗德角，基于所述罗德角得到罗德角参数；将所述应力空间转化为应力应变空间，基于所述应力应变空间得到等效塑性应变；基于所述等效塑性应变和所述标定的计算参数得到应力三轴度；将应力三轴度、所述标定的计算参数和所述罗德角参数输入计算模型，得到断裂应变。本发明适用范围广、预测精度高。

摘要： 本发明提供一种拉伸剪切组合延性断裂实验系统，包括控制装置和拉伸试验机，拉伸试验机的上夹头和下夹头之间装夹有拉伸剪切组合试样，试样中部具有平行段，平行段为平板，在其表面开有相对设置、大小相同且贯穿厚度的两个缺口，两缺口的对称轴线与试样的中心轴线之间形成预设夹角，平行段沿中心轴线的两侧设有环形凸台；环形凸台连接引伸杆，引伸杆包括上、下引伸杆，下引伸杆与光栅测微仪固接，光栅测微仪的测量端正对上引伸杆。本发明还提供一种拉伸剪切组合延性断裂实验方法。本发明由于采用了具有两个缺口的试样，且试样的预设夹角可以改变，因此通过改变试样尺寸，且仅在单向拉伸的加载情况下，可获得宽范围的应力三轴度水平和罗德参数水平。

摘要： 本发明涉及材料延性断裂韧性评估领域，具体而言，涉及一种三维裂尖约束效应、等效应力场的表征方法及评估金属结构延性断裂韧性的方法。对至少两个构件进行延性断裂韧性试验，获得荷载‑位移试验曲线。得到每一个构件的延性断裂韧性值以及塑性功。建立三维约束表征参量与延性断裂韧性值的线性关系。直接从断裂韧性试验中获得三维裂尖约束表征参量，良好地反映三维约束效应，无需复杂的有限元分析。三维约束表征参量能够表征三维裂尖等效应力场，借此关联不同约束条件下的延性断裂韧性。实际用于构件的断裂韧性评价时仅需任意两个不同构形或尺寸的试样即可获得考虑三维约束效应的断裂韧性规律，大大节省工作量，适用性更加突出。