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    重庆时时彩注册20: 一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201510560593.1

    申请日:

    2015.09.06

    公开号:

    CN105606448A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01N 3/08申请公布日:20160525|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/08申请日:20150906|||公开
    IPC分类号: G01N3/08 主分类号: G01N3/08
    申请人: 上海理工大学
    发明人: 杨杰
    地址: 200093 上海市杨浦区军工路516号
    优先权:
    专利代理机构: 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人: 吴宝根
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510560593.1

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.08.31|||2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种确定实际含裂纹结构断裂韧性的方法。通过先进行结构中所用材料的断裂韧性JC与统一拘束参数Ap关联线的确定,然后进行实际工况下含裂纹结构中J积分与统一拘束参数Ap关联线的确定,最后在同一个坐标系中绘制前两个确定所得两条直线,其交点即为结构失效点,交点的纵坐标乘以参考断裂韧性值所得数值即为实际结构的断裂韧性。本发明通过有限元模型,实现实际含裂纹结构断裂韧性的确定。其成本低、简单可靠,便于工程实践中应用,为准确的结构完整性评定提供依据。

    权利要求书

    1.一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
    1)结构中所用材料的断裂韧性JC与统一拘束参数Ap关联线的确定:
    首先,根据ASTME1820标准,选择一定尺寸的试样作为标准试样,再选择至少
    一组非标准尺寸试样,对选择的试样进行断裂力学实验,测量试样的断裂韧性
    JC;
    然后,对所选试样建立有限元模型,计算不同试样断裂韧性所对应的裂纹尖端
    PEEQ=0.2或0.3等值线所围面积APEEQ;
    最后,选用上述标准试样测量的断裂韧性JC及其对应的等值线所围面积APEEQ
    作为参考断裂韧性值Jref和参考面积值Aref,以不同试样无量纲化后的断裂韧性
    JC/Jref为纵坐标,以不同试样无量纲化后的等值线所围面积APEEQ/Aref的平方根
    为横坐标作图,Ap=APEEQ/Aref,即可得到
    关联线;
    2)实际工况下含裂纹结构中J积分与统一拘束参数Ap关联线的确定:
    建立实际工况下含裂纹结构的有限元模型,计算实际结构中裂纹尖端J积分与
    PEEQ=0.2或0.3等值线所围面积APEEQ,以上述中所选Jref与Aref作为参考对至
    少两组J积分与对应的APEEQ进行无量纲化,得到实际结构中裂纹尖端J积分与
    PEEQ等值线所围面积之间的关联线:
    3)实际结构断裂韧性的确定:
    在同一个坐标系中绘制两条直线:与其交点即为结构失效
    点,交点的纵坐标乘以Jref所得数值即为实际结构的断裂韧性。

    说明书

    一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法

    技术领域

    本发明涉及一种结构性能评定方法,特别涉及一种实际含裂纹结构断裂韧
    性的确定方法。

    背景技术

    在目前的结构完整性评定中,一般用深裂纹高拘束的标准试样测得的材料
    断裂韧性下限值对实际结构的安全性进行评定。然而,大量实验和研究表明,
    材料的断裂韧性受试样/结构几何、裂纹尺寸和加载方式等因素的影响,这种影
    响通常被称为“拘束效应”,拘束的增加导致材料断裂韧性的降低。在实际压
    力容器、管线等结构中,缺陷一般为低拘束的表面浅裂纹,如用高拘束试样测
    得的断裂韧性下限值评定实际结构中低拘束的裂纹,将产生过于保守的结果;
    反之,用其评定实际结构中个别拘束很高的裂纹,可能产生非保守的结果。因
    此,为了进行准确的缺陷安全性评定和寿命预测,需要在结构完整性评定中纳
    入拘束效应,准确测量不同结构的断裂韧性。

    在目前的结构完整性评定中,往往寻找与实际结构拘束度相匹配的实验室
    试样,通过测量实验室试样断裂韧性的方法来确定结构的断裂韧性。这种方法
    不能直接对结构的断裂韧性进行测量,且未必能找到拘束度相匹配的实验室试
    样。

    发明内容

    本发明是针对目前的结构完整性评定中确定结构的断裂韧性困难的问题,
    提出了一种确定实际含裂纹结构断裂韧性的方法??勺既坊竦貌煌盐平峁?br />的断裂韧性,为准确的结构完整性评定提供技术基础。

    本发明的技术方案为:一种实际含裂纹结构断裂韧性的确定方法,具体包
    括如下步骤:

    1)结构中所用材料的断裂韧性JC与统一拘束参数Ap关联线的确定:

    首先,根据ASTME1820标准,选择一定尺寸的试样作为标准试样,再选择至少
    一组非标准尺寸试样,对选择的试样进行断裂力学实验,测量试样的断裂韧性
    JC;

    然后,对所选试样建立有限元模型,计算不同试样断裂韧性所对应的裂纹尖端
    PEEQ=0.2或0.3等值线所围面积APEEQ;

    最后,选用上述标准试样测量的断裂韧性JC及其对应的等值线所围面积APEEQ
    作为参考断裂韧性值Jref和参考面积值Aref,以不同试样无量纲化后的断裂韧性
    JC/Jref为纵坐标,以不同试样无量纲化后的等值线所围面积APEEQ/Aref的平方根
    为横坐标作图,Ap=APEEQ/Aref,即可得到

    关联线;

    2)实际工况下含裂纹结构中J积分与统一拘束参数Ap关联线的确定:

    建立实际工况下含裂纹结构的有限元模型,计算实际结构中裂纹尖端J积分与
    PEEQ=0.2或0.3等值线所围面积APEEQ,以上述中所选Jref与Aref作为参考对至
    少两组J积分与对应的APEEQ进行无量纲化,得到实际结构中裂纹尖端J积分与
    PEEQ等值线所围面积之间的关联线:

    3)实际结构断裂韧性的确定:

    在同一个坐标系中绘制两条直线:与其交点即为结构失效
    点,交点的纵坐标乘以Jref所得数值即为实际结构的断裂韧性。

    本发明的有益效果在于:本发明确定实际含裂纹结构断裂韧性的方法,通
    过有限元模型,实现实际含裂纹结构断裂韧性的确定。其成本低、简单可靠,
    便于工程实践中应用,为准确的结构完整性评定提供依据。

    附图说明

    图1为本发明举例中三点弯曲试样的尺寸及加载示意图;

    图2为本发明通过实验得到的A508的线图;

    图3为本发明管道的几何尺寸与裂纹尺寸示意图;

    图4为本发明实际结构断裂韧性的确定示意图。

    具体实施方式

    确定实际含裂纹结构断裂韧性的方法具体步骤包括:

    1、结构中所用材料的断裂韧性JC与统一拘束参数Ap关联线的确定:

    (1)根据ASTME1820标准,选择一定尺寸的试样作为标准试样,再选择
    至少一组非标准尺寸试样(用更多试样可得到更准确的结果),对选择的试样进
    行断裂力学实验,测量试样的断裂韧性JC。

    (2)对所选试样建立有限元模型,计算不同试样断裂韧性所对应的裂纹尖
    端PEEQ=0.2(或0.3)等值线所围面积APEEQ。

    (3)选用上述标准试样测量的断裂韧性JC及其对应的等值线所围面积
    APEEQ作为参考断裂韧性值Jref和参考面积值Aref,以不同试样无量纲化后的断裂
    韧性JC/Jref为纵坐标,以不同试样无量纲化后的等值线所围面积APEEQ/Aref(即统
    一拘束参数Ap,Ap=APEEQ/Aref)的平方根为横坐标作图,即可得到

    关联线。

    2、实际工况下含裂纹结构中J积分与统一拘束参数Ap关联线的确定

    建立实际工况下含裂纹结构的有限元模型,计算实际结构中裂纹尖端J积
    分与PEEQ=0.2(或0.3)等值线所围面积APEEQ。以上述中所选Jref与Aref作为
    参考对至少两组J积分与对应的APEEQ进行无量纲化,得到实际结构中裂纹尖端
    J积分与PEEQ等值线所围面积之间的关联线:

    3、实际结构断裂韧性的确定:

    在同一个坐标系中绘制两条直线:与其交点即为结构
    失效点,交点的纵坐标乘以Jref所得数值即为实际结构的断裂韧性。

    举例:

    结构中所用材料的断裂韧性JC与统一拘束参数Ap关联线的确定:

    (1)选用核电压力容器材料A508钢,根据ASTME1820标准,选用厚度
    B=16mm、高度W=2B=32mm,裂纹相对深度a/W=0.5(a为裂纹深度)的三点弯曲
    试样作为标准试样,试样尺寸及加载示意图如图1所示。选择非标准试样的尺
    寸为:B=16mm、高度W=2B=32mm,裂纹相对深度a/W=0.3。对两组试样分别进行
    断裂韧性实验,获得材料在不同尺寸下的断裂韧性JC1,JC2。

    (2)对所选试样建立有限元模型,计算两组试样断裂韧性所对应的裂纹尖
    端PEEQ=0.2等值线所围面积APEEQ1,APEEQ2。

    (3)选用a/W=0.5标准试样测量的断裂韧性JIC1及其对应的等值线所围面
    积APEEQ1作为参考断裂韧性值Jref和参考面积值Aref,以不同试样无量纲化后的
    断裂韧性JC1/Jref,JC2/Jref为纵坐标,以不同试样的统一拘束参数Ap1(即
    APEEQ1/Aref),Ap2(即APEEQ2/Aref)的平方根为横坐标作图,即可得到
    关联线,如图2所示。

    实际工况下含裂纹结构J积分与统一拘束参数Ap关联线的确定:

    实际结构以管道为例。假设管道中有一椭圆形裂纹,管道尺寸及裂纹尺寸
    如图3所示。其中a/t=0.2,a/c=0.2(a为裂纹深度,2c为裂纹长度,t为管
    道厚度)。建立实际工况下管道的有限元模型,计算裂纹尖端J积分与等值线所
    围面积APEEQ。以选用的Jref与Aref作为参考对至少两组J积分与对应的APEEQ进
    行无量纲化,得到管道中裂纹尖端J积分与PEEQ等值线所围面积之间的关联线:
    如图4中红色线所示。

    实际结构断裂韧性的确定:

    在同一个坐标系中绘制两条直线:与时,其交点的纵
    坐标乘以Jref所得数值即为管道的断裂韧性,如图4所示。

    关 键 词:
    一种 实际 裂纹 结构 断裂韧性 确定 方法
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