船用加筋板結(jié)構(gòu)動載條件下的斷裂特性分析.pdf

1、本文分別利用Instron4050萬能試驗(yàn)機(jī)，擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)和 Hopkinson裝置(SHPB)獲得的某船體鋼和焊縫金屬在K≈10<'0>～10<'7>MPa平方根m/s沖擊載荷范圍內(nèi)的靜、動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，分析了其對沖擊載荷的適應(yīng)性。分析試驗(yàn)結(jié)果可知，在準(zhǔn)靜態(tài)條件下，某船體鋼和焊縫金屬均具有良好的低溫韌性，無脆性傾向，但在沖擊載荷作用下，均表現(xiàn)出明顯的脆性傾向性，且隨著載荷速率提高和溫度降低其脆性傾向性增大。 分別用27J、

2、42J能量判據(jù)以及 50％晶狀斷口率準(zhǔn)則確定了某船體鋼及焊縫金屬的轉(zhuǎn)變特性溫度 T<,k>，結(jié)合動載條件下的斷裂特性分析圖，評定了其對沖擊載荷的適應(yīng)性。結(jié)果表明，在較高速沖擊載荷K≈10<'7>MPa平方根m/s條件下，某船體鋼焊接結(jié)構(gòu)對艦船工作條件將表現(xiàn)出嚴(yán)重的不適應(yīng)性，為適應(yīng)其在極限條件下的工作，保證安全服役，艦船必須采取有效的防護(hù)或止裂措施。 論文第二部分以線彈性斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)加筋板結(jié)構(gòu)的止裂原理，建立了船用鉚接加筋

3、板結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度圖，討論了其斷裂、止裂特性以及溫度、載荷速率、加筋比和筋條強(qiáng)度對剩余強(qiáng)度下限的影響。針對本文所討論的船用鉚接加筋板結(jié)構(gòu)，給出了其在K≈10<'5>MPa平方根m/s和K≈10<'7>MPa平方根m/s沖擊載荷及-20℃、0℃和20℃溫度條件下剩余強(qiáng)度下限和有效止裂的裂紋尺寸范圍，可為某船體鋼的止裂設(shè)計提供一定的理論參考。 論文最后以Poe鉚釘力法為基礎(chǔ)，計算了焊接加筋板結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度因子縮減系數(shù)C。在Poe鉚釘力

4、法中，鉚釘間距P=6/20(b為筋條間距)后，再繼續(xù)減少鉚釘間距，應(yīng)力強(qiáng)度因子縮減系數(shù)C值變化很小，因此，P=b/20時的 C 值可用于焊接加筋板結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算。在此基礎(chǔ)上，本文作出了K≈10<'5>MPa平方根m/s和K≈10<'7>MPa平方根m/s沖擊載荷及-20℃、0℃和20℃溫度條件下船用典型焊接加筋板結(jié)構(gòu)在裂紋長度小于筋條間距(a≤a<,s>)時的剩余強(qiáng)度圖，給出了裂紋長度等于筋條間距(a=a<,s>)時，焊接加筋板結(jié)構(gòu)的剩