小尺寸試樣材料斷裂性能測試方法與應用.pdf

1、在航空航天、核反應堆、化工裝備及儀器儀表等工業(yè)工程中，伴隨結(jié)構(gòu)精細化、小型化的發(fā)展，薄板、薄壁管件等小尺寸構(gòu)件得到應用，實現(xiàn)小尺寸試樣獲取材料斷裂韌性研究具有重要意義，然而基于非標小試樣的材料斷裂性能測試方法尚難滿足需求。本文針對小尺寸試樣獲取斷裂性能的測試方法開展了系統(tǒng)的工作，取得了如下成果:
　　(1)設計了適用于多種斷裂性能測試的小尺寸C形環(huán)試樣及加載裝置，提出了小尺寸C形環(huán)試樣裂紋長度、K因子、塑性因子等基本斷裂力學量的計

2、算表達式。
　　(2)基于量綱分析方法提出了適用于C形環(huán)小試樣的無量綱載荷理論，建立了應用該類小尺寸試樣獲取材料延性斷裂韌性的規(guī)則化測試方法;分別采用C形環(huán)小試樣和CT試樣完成了轉(zhuǎn)子材料26NiCrMoV11-5鋼和壓力容器材料A508-Ⅲ鋼的J阻力曲線測試，討論了C形環(huán)小試樣厚度、初始裂紋長度對實驗結(jié)果的影響。結(jié)果表明，試樣厚度和初始裂紋長度對C形環(huán)的J阻力曲線測試結(jié)果影響有限;但是，由于C形環(huán)具有更高的裂紋尖端約束水平，由其得

3、到的J阻力曲線明顯低于CT試樣的結(jié)果。
　　(3)采用C形環(huán)小試樣和CT試樣兩種試樣構(gòu)形，開展了26NiCrMoV11-5轉(zhuǎn)子鋼的疲勞裂紋擴展速率試驗研究。結(jié)果表明，由C形環(huán)試樣得到的材料疲勞裂紋擴展規(guī)律同由CT試樣得到的結(jié)果相符，從而證明了C形環(huán)試樣用于表征材料疲勞裂紋擴展行為的可行性，同時具有更好的尺寸優(yōu)勢。
　　(4)基于有限元分析，獲得了緊湊拉伸試樣和三點彎曲試樣的標定因子H隨裂紋長度a/W變化的規(guī)律，進而提出了用于