【摘要】：最近在斷裂力學(xué)領(lǐng)域的很多研究表明,除了應(yīng)力三軸度外,Lode角是影響金屬材料塑性流動和韌性破壞的重要參數(shù),故近年來圍繞Lode角、偏應(yīng)力不變量、低應(yīng)力三軸度出現(xiàn)了很多研究成果。但是現(xiàn)階段在焊縫金屬斷裂性能的研究中,多采用SMCS、VGM、DSPS、CVGM模型,這些模型只考慮了應(yīng)力三軸度、等效塑性應(yīng)變和應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系,無法準(zhǔn)確模擬偏應(yīng)力和低應(yīng)力三軸度狀態(tài)下的韌性斷裂。因此,本文設(shè)計(jì)了適用于研究高、中、低應(yīng)力三軸度、偏應(yīng)力狀態(tài)的斷裂試件,并進(jìn)行焊縫試件單向拉伸和超低周疲勞斷裂性能試驗(yàn),從應(yīng)力三軸度、羅德角參數(shù)ξ、Lode參數(shù)L等多維度研究焊縫金屬的斷裂性能。主要內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了 5種對應(yīng)不同應(yīng)力狀態(tài)的材性試件,包括光滑圓棒試件、圓周缺口試件、槽板試件、矩形缺口試件、傾斜缺口試件,并進(jìn)行焊縫試件單向拉伸和超低周疲勞斷裂性能試驗(yàn),分析了單向拉伸和疲勞加載試件的荷載-位移曲線,確定了各個(gè)試件的斷裂位移和斷裂圈數(shù),并對其進(jìn)行了誤差分析。(2)利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)了 Swift-Voce單向拉伸本構(gòu)模型和Chaboche混合強(qiáng)化模型,利用Abaqus有限元軟件對各類試件進(jìn)行模擬,較準(zhǔn)確的模擬出該批次焊縫金屬的單向拉伸和疲勞荷載位移曲線,并且試驗(yàn)和模擬的裂縫位置能很好的吻合。(3)利用有限元模擬的歷史數(shù)據(jù)校準(zhǔn)適用于單向拉伸試驗(yàn)斷裂預(yù)測的LOU、VGM、SWDM斷裂模型和適用于疲勞試驗(yàn)斷裂預(yù)測的CLOU、CVGM、SWDM斷裂模型的未知系數(shù),并將模型表達(dá)式編寫入U(xiǎn)VARM用戶子程序,對焊縫金屬的單向拉伸和疲勞加載試驗(yàn)進(jìn)行了斷裂預(yù)測模擬,并對各模型模擬結(jié)果進(jìn)行損傷累積過程以及斷裂位移和斷裂圈數(shù)誤差的對比分析,討論各模型在不同應(yīng)力狀態(tài)下的優(yōu)劣性。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG115.57
【圖文】：

２．４宏觀延性斷裂模型ＬＯＵ逡逑２．４．１邐Ｌｏｄｅ邋參數(shù)（Ｌ）逡逑除了羅德角參數(shù)《外，偏應(yīng)力狀態(tài)變量還有Ｌｏｄｅ參數(shù)。在如圖２－２所示的莫逡逑爾應(yīng)力圓中，三個(gè)主應(yīng)力分別為0■，邋＝0６、％＝０尸２、ｃｒ３＝ＯＰ３，邋０，為圓Ｂ的圓心，逡逑用０＾２與Ｏｊ的比值來表示主應(yīng)力狀態(tài)特征，如式（２＿１８）所示。逡逑＿邋Ｏ．Ｐ２邋ｃｒ２邋－（ｃｔ，邋＋ｔｒ３）／２邋２ｃｔ２邋－ｃｔ，邋－0－３逡逑Ｌ￣ｗｒ邋（＾－＾Ｖ２邋＿邋－，－－３邐（）逡逑ＡＴ逡逑邐邐0２邐逡逑Ｔ邋0邋１逡逑圖２－２莫爾應(yīng)力圓逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｍｏｈｒ邋Ｃｉｒｃｌｅ邋ｏｆ邋ｓｔｒｅｓｓ逡逑比值Ｌ稱為Ｌｏｄｅ參數(shù)，表示主應(yīng)力之間的相對比值關(guān)系。在簡單應(yīng)力狀態(tài)下，逡逑—１＜Ｌ＜１，Ｌ的取值變化對應(yīng)不同的應(yīng)力狀態(tài)：①單向拉伸狀態(tài)時(shí)，ｑ邋＞０、ｃｔ２邋＝邋（ｔ３，逡逑Ｌ邋＝邋－１邋；②單向壓縮狀態(tài)時(shí)，ｃｒ丨＝ｃｒ２、ｃｒ３邋＜邋０，Ｌ＝１；③純剪狀態(tài)時(shí)，ｃｒ２邋＝邋０、0？】＝－＜ｔ３，逡逑Ｌ＝０；④平面應(yīng)變狀態(tài)時(shí)

０．１７邐０．３７邐１．４４邐０．０１４邐０．００３邐０．０２７邐０．０３６邐０．０５１邐０．０１８邐０．０３５邐０．０１０逡逑所有試件均取材于３５ｘ４２0ｘｌ５００ｎｍｉ對接焊縫鋼板，對接焊縫焊接方法示意圖逡逑如圖３－１所示，對接焊縫焊接工藝見表３－２，試件取樣示意圖如圖３－２所示。逡逑坡口邊需打磨１腿后再焊接邐￥邐３0［．邋一級全熔透焊縫逡逑邐邋邐逡逑邐母材邐＾逡逑岕邐0逡逑＾邐２００邐＿邋ｊａＬ邐２00邐？逡逑一邋邐邋４２０邐一逡逑圖３－１對接焊縫焊接示意圖逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄ邋（ｍｍ）逡逑表３－２對接焊縫焊接工藝逡逑Ｔａｂ．邋３－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ逡逑焊條或焊絲邐焊劑或邐焊接速度逡逑道次焊接方法邐電流（Ａ）電壓（Ｖ）逡逑牌號邐Ｏ（ｍｍ）邐保護(hù)氣邐（ｃｍ／ｍｉｎ）逡逑打底邋ＳＡＷ邋Ｈ０８ＭｎＭｏＡ邋５邐ＳＪ１０１Ｇ邐５５０－６５０邐２５－２８邐４５－５５逡逑１３逡逑

０．１７邐０．３７邐１．４４邐０．０１４邐０．００３邐０．０２７邐０．０３６邐０．０５１邐０．０１８邐０．０３５邐０．０１０逡逑所有試件均取材于３５ｘ４２0ｘｌ５００ｎｍｉ對接焊縫鋼板，對接焊縫焊接方法示意圖逡逑如圖３－１所示，對接焊縫焊接工藝見表３－２，試件取樣示意圖如圖３－２所示。逡逑坡口邊需打磨１腿后再焊接邐￥邐３0［．邋一級全熔透焊縫逡逑邐邋邐逡逑邐母材邐＾逡逑岕邐0逡逑＾邐２００邐＿邋ｊａＬ邐２00邐？逡逑一邋邐邋４２０邐一逡逑圖３－１對接焊縫焊接示意圖逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄ邋（ｍｍ）逡逑表３－２對接焊縫焊接工藝逡逑Ｔａｂ．邋３－２邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ逡逑焊條或焊絲邐焊劑或邐焊接速度逡逑道次焊接方法邐電流（Ａ）電壓（Ｖ）逡逑牌號邐Ｏ（ｍｍ）邐保護(hù)氣邐（ｃｍ／ｍｉｎ）逡逑打底邋ＳＡＷ邋Ｈ０８ＭｎＭｏＡ邋５邐ＳＪ１０１Ｇ邐５５０－６５０邐２５－２８邐４５－５５逡逑１３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 施剛;張建興;;高強(qiáng)度鋼材Q460C及其焊縫的疲勞性能試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu);2014年17期

2 王偉;廖芳芳;陳以一;;基于微觀機(jī)制的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)延性斷裂預(yù)測與裂后路徑分析[J];工程力學(xué);2014年03期

3 ;使用基于微觀力學(xué)的斷裂模型預(yù)測鋼梁-柱節(jié)點(diǎn)的超低周疲勞[J];鋼結(jié)構(gòu);2013年06期

4 李國強(qiáng);王彥博;陳素文;孫飛飛;;高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼研究現(xiàn)狀及其在抗震設(shè)防區(qū)應(yīng)用問題[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2013年01期

5 王元清;林云;張延年;石永久;;高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼材Q460C焊接接頭的斷裂韌性試驗(yàn)[J];焊接學(xué)報(bào);2012年09期

6 施剛;王飛;戴國欣;王元清;石永久;;Q460C高強(qiáng)度鋼材焊縫連接循環(huán)加載試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2012年03期

7 王元清;周暉;奚望;石永久;;鐵路鋼軌鋁熱焊接接頭的低溫力學(xué)性能試驗(yàn)[J];焊接學(xué)報(bào);2010年07期

8 黃南翼,張錫云;日本阪神地震中的鋼結(jié)構(gòu)震害[J];鋼結(jié)構(gòu);1995年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉希月;基于微觀機(jī)理的高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)材料與節(jié)點(diǎn)的斷裂性能研究[D];清華大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳博林;基于微觀損傷模型的Q460C鋼材斷裂行為研究[D];北京交通大學(xué);2017年

2 張沛;基于GTN損傷模型的鋼節(jié)點(diǎn)斷裂預(yù)測研究[D];北京交通大學(xué);2014年

本文編號：2771656