沖擊載荷下高強(qiáng)鋼對(duì)接接頭的等承載設(shè)計(jì).pdf

1、沖擊載荷具有高加載率高應(yīng)變率的特征，這種情況下材料本構(gòu)關(guān)系變化構(gòu)件更易破壞，按靜載條件設(shè)計(jì)的等承載(ELCC)接頭不適合服役于沖擊載荷下的接頭。本文提出“以沖擊功為承受沖擊載荷能力的參量，尋找使母材與接頭斷裂消耗沖擊功相等的接頭最小厚度”作為沖擊載荷下等承載接頭設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通過試驗(yàn)及理論分析，研究試件沖擊韌度與幾何尺寸關(guān)系以尋找母材與熔敷金屬?zèng)_擊功相同時(shí)接頭厚度，并提出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
　　應(yīng)用Marc.有限元模擬了A921高強(qiáng)鋼標(biāo)準(zhǔn)夏比

2、沖擊試驗(yàn)，獲得在開裂時(shí)刻試件缺口前沿的應(yīng)力、應(yīng)變分布，并以平面應(yīng)變系數(shù)為參量計(jì)算了缺口前沿應(yīng)力狀態(tài)分布，結(jié)合斷裂力學(xué)，提出了裂紋的中心優(yōu)先生成、擴(kuò)展的斷裂機(jī)制，描述了剪切唇生成的原因及過程，為后文分析試件幾何尺寸變化導(dǎo)致材料力學(xué)響應(yīng)變化提供理論基礎(chǔ)。
　　進(jìn)行了A921高強(qiáng)鋼的寬10mm變厚度組（厚度變化范圍5mm—15mm）及厚10mm變寬度組（寬度變化范圍5mm—15mm）試件的夏比沖擊試驗(yàn)。厚度變化組中，試件斷口剪切唇從無(wú)到

3、有，寬度隨厚度逐漸增加；寬度變化組中，所有試件斷口剪切唇寬度基本一致；沖擊韌度隨試件厚度或?qū)挾仍黾泳猩仙厔?shì)，但厚度對(duì)于試件沖擊韌度影響明顯大于寬度。
　　對(duì)于試驗(yàn)獲得的沖擊韌度隨幾何尺寸變化的原因及規(guī)律，從兩方面進(jìn)行研究。一方面，有限元模擬上述兩組沖擊試驗(yàn)，獲得不同模型缺口前沿的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)力狀態(tài)分布，及缺口中心點(diǎn)的主應(yīng)力變化率及應(yīng)變速率等，結(jié)合提出的斷裂機(jī)制，分析以上因素對(duì)沖擊韌性的影響。分析認(rèn)為，與斷裂韌度不同，應(yīng)力狀態(tài)

4、不是沖擊韌度隨幾何尺寸變化的原因。
　　另一方面，理論分析試件抗彎能力變化對(duì)其沖擊載荷下力學(xué)響應(yīng)的影響，并將沖擊韌度與抗彎能力的幾何尺寸幾種表征方式進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn)試件沖擊韌度與抗彎能力參量H3B有良好的線性關(guān)系，應(yīng)用兩組試驗(yàn)結(jié)果得到擬合度大于0.9，說明抗彎能力變化是試件沖擊韌度變化的主要原因。以Q345鋼變厚度試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)得到的沖擊韌度與H3B線性擬合，擬合度仍高于0.9，證明沖擊韌度與H3B線性關(guān)系akv=a