本文關(guān)鍵詞：金屬塑性材料拉伸過(guò)程的細(xì)觀模擬與聲發(fā)射特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬塑性材料的形變與斷裂是石油化工設(shè)備中常見(jiàn)的失效形式。實(shí)際金屬塑性材料在成形、加工和使用過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生各種微觀缺陷，材料的宏觀力學(xué)性能很大程度上取決于其內(nèi)部缺陷的發(fā)展。將細(xì)觀與宏觀研究方法相結(jié)合，建立相應(yīng)的宏細(xì)觀破壞理論是固體力學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。材料的聲發(fā)射過(guò)程是同力學(xué)過(guò)程及材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化相統(tǒng)一的伴生現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與完善，聲發(fā)射技術(shù)已經(jīng)成為材料研究的有效工具。應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)來(lái)描述金屬塑性材料在加載過(guò)程中微孔洞缺陷的損傷演化過(guò)程，對(duì)于深入了解材料損傷行為、評(píng)定材料性能及結(jié)構(gòu)安全可靠性具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文結(jié)合黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目《金屬構(gòu)件低周疲勞細(xì)觀損傷機(jī)理及聲發(fā)射評(píng)價(jià)方法研究》，以金屬材料中存在的微孔洞缺陷為出發(fā)點(diǎn)，在細(xì)觀損傷力學(xué)理論模型及材料微孔洞損傷演化過(guò)程的聲發(fā)射特性基礎(chǔ)上，開(kāi)展金屬塑性材料聲發(fā)射量化評(píng)價(jià)方法的研究。以Q345鋼和20鋼Φ8mm圓棒缺口試件拉伸損傷斷裂過(guò)程為例，采用聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)，，獲取材料從屈服到斷裂失效過(guò)程的聲發(fā)射信息。應(yīng)用ABAQUS有限元軟件，以Gurson-Tvergaard-Needleman細(xì)觀損傷模型為對(duì)象，分析缺口試件拉伸斷裂過(guò)程細(xì)觀損傷參量的數(shù)值演化情況，得到材料孔洞擴(kuò)張比的數(shù)值解。結(jié)合聲發(fā)射測(cè)試實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，建立基于孔洞擴(kuò)張比為損傷變量的金屬塑性材料聲發(fā)射累積撞擊計(jì)數(shù)量化評(píng)價(jià)公式。 金屬塑性材料的細(xì)觀損傷機(jī)理是微孔洞形核、長(zhǎng)大及匯合的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明，聲發(fā)射累積撞擊計(jì)數(shù)變化直接對(duì)應(yīng)著材料的不同損傷階段。孔洞擴(kuò)張比是建立在金屬塑性材料微孔洞損傷基礎(chǔ)上的細(xì)觀力學(xué)參數(shù)，是聯(lián)系細(xì)觀損傷特征與宏觀力學(xué)參數(shù)之間的橋梁，孔洞擴(kuò)張比的變化就直接反映著材料的劣化狀態(tài)。數(shù)值模擬得到了Q345鋼和20鋼試件缺口前端不同損傷狀態(tài)下的孔洞擴(kuò)張比數(shù)值演化規(guī)律。通過(guò)構(gòu)建聲發(fā)射累積撞擊計(jì)數(shù)與孔洞擴(kuò)張比之間的函數(shù)關(guān)系，得出金屬塑性材料從屈服到斷裂過(guò)程分為線性損傷和非線性損傷兩個(gè)階段，并確定了Q345鋼和20鋼損傷臨界轉(zhuǎn)變點(diǎn)的聲發(fā)射累積撞擊計(jì)數(shù)值。這一臨界轉(zhuǎn)變值可以作為材料損傷臨界狀態(tài)的聲發(fā)射識(shí)別特征及安全評(píng)定閾值。
【關(guān)鍵詞】：細(xì)觀損傷力學(xué) 聲發(fā)射 Gurson-Tvergaard-Needleman模型 孔洞擴(kuò)張比 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG115.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要7-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 課題研究目的與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 金屬塑性材料損傷研究的宏細(xì)觀背景11-12
• 1.2.2 細(xì)觀損傷力學(xué)模型的發(fā)展及應(yīng)用12-15
• 1.2.3 聲發(fā)射在韌性損傷斷裂中的應(yīng)用15-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 金屬塑性材料細(xì)觀損傷力學(xué)模型與聲發(fā)射源機(jī)制17-28
• 2.1 金屬塑性材料的微孔洞損傷機(jī)理17-18
• 2.2 GTN 細(xì)觀損傷模型18-21
• 2.2.1 Gurson 模型本構(gòu)方程18-19
• 2.2.2 GTN 模型本構(gòu)方程19-20
• 2.2.3 GTN 模型的微孔洞演化規(guī)律20-21
• 2.2.4 GTN 模型的特點(diǎn)及參數(shù)的選取21
• 2.3 臨界孔洞擴(kuò)張比理論21-24
• 2.3.1 臨界孔洞擴(kuò)張比判據(jù)22-23
• 2.3.2 臨界孔洞擴(kuò)張比判據(jù)的應(yīng)用23-24
• 2.4 金屬塑性材料宏細(xì)觀損傷過(guò)程的聲發(fā)射源機(jī)制24-26
• 2.4.1 韌性損傷過(guò)程聲發(fā)射源機(jī)制24
• 2.4.2 聲發(fā)射信號(hào)特性參量24-26
• 2.4.3 細(xì)觀損傷變量與聲發(fā)射特征參量關(guān)系26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 金屬塑性材料缺口試件聲發(fā)射特性實(shí)驗(yàn)研究28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 金屬塑性材料缺口拉伸試件聲發(fā)射測(cè)試實(shí)驗(yàn)28-33
• 3.2.1 圓棒缺口拉伸試件28-29
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及聲發(fā)射參數(shù)設(shè)置29-31
• 3.2.3 缺口試件的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線31-33
• 3.3 聲發(fā)射測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析33-35
• 3.3.1 Q345 鋼聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析33-34
• 3.3.2 20 鋼聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析34-35
• 3.3.3 兩種材料聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析35
• 3.4 斷口宏細(xì)觀形貌分析及臨界孔洞擴(kuò)張比計(jì)算35-40
• 3.4.1 Q345 鋼斷口宏細(xì)觀形貌36-38
• 3.4.2 20 鋼斷口宏細(xì)觀形貌38-39
• 3.4.3 材料臨界孔洞擴(kuò)張比計(jì)算39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 金屬塑性材料細(xì)觀損傷數(shù)值分析及聲發(fā)射量化評(píng)價(jià)41-55
• 4.1 引言41-42
• 4.2 金屬塑性材料缺口試件的細(xì)觀損傷數(shù)值分析42-50
• 4.2.1 細(xì)觀損傷模型的建立42-43
• 4.2.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與分析43-49
• 4.2.3 數(shù)值分析結(jié)果對(duì)比49-50
• 4.3 孔洞擴(kuò)張比 VG的數(shù)值分析結(jié)果50-51
• 4.4 基于聲發(fā)射累積撞擊計(jì)數(shù)與孔洞擴(kuò)張比 VG經(jīng)驗(yàn)公式51-53
• 4.4.1 Q345 鋼缺口試件聲發(fā)射評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)公式51-52
• 4.4.2 20 鋼缺口試件聲發(fā)射評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)公式52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論與展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 發(fā)表文章目錄60-62
• 致謝62-63
• 詳細(xì)摘要63-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王永剛,賀紅亮,陳登平,王禮立,經(jīng)福謙;延性金屬層裂模型比較[J];爆炸與沖擊;2005年05期

2 龍憲海;陽(yáng)能軍;王漢功;;基于聲發(fā)射技術(shù)的30CrMnSi鋼斷裂機(jī)理研究[J];材料工程;2011年01期

3 張丁非;戴慶偉;胡耀波;齊福剛;李鵬程;;塑性損傷的發(fā)展與應(yīng)用[J];材料工程;2011年01期

4 張寶琪;聲發(fā)射技術(shù)在材料斷裂研究中的應(yīng)用[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

5 朱宏平;徐文勝;陳曉強(qiáng);夏勇;;利用聲發(fā)射信號(hào)與速率過(guò)程理論對(duì)混凝土損傷進(jìn)行定量評(píng)估[J];工程力學(xué);2008年01期

6 張克實(shí);李世輝;鄭長(zhǎng)卿;;裂尖大應(yīng)變細(xì)觀斷裂研究[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);1990年01期

7 萬(wàn)建松,岳珠峰;金屬韌性斷裂的細(xì)觀研究[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

8 趙震;謝曉龍;李明輝;;空穴長(zhǎng)大延性損傷新模型[J];金屬學(xué)報(bào);2007年10期

9 董樹(shù)勇,莊茁,熊守美,柳百成;鋁合金鑄件疲勞壽命預(yù)測(cè)和累積損傷評(píng)估[J];機(jī)械強(qiáng)度;2004年05期

10 張光,張克實(shí),馮露,余海東,耿小亮;截面形狀對(duì)材料微孔洞損傷破壞的影響[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2002年09期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 譚鴻來(lái);材料斷裂過(guò)程的宏微觀研究[D];清華大學(xué);1996年

2 黃建科;金屬成形過(guò)程的細(xì)觀損傷力學(xué)模型及韌性斷裂準(zhǔn)則研究[D];上海交通大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 何潤(rùn);X80鋼斷裂過(guò)程中的孔洞行為[D];武漢科技大學(xué);2006年

2 李虎;Q345大H型鋼抗層狀撕裂性能及機(jī)理的研究[D];山東大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：金屬塑性材料拉伸過(guò)程的細(xì)觀模擬與聲發(fā)射特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：367995