鋼結(jié)構(gòu)建筑在服役過程中,結(jié)構(gòu)的薄弱點（例如焊接接頭）易萌生裂紋。在外載荷作用下,裂紋會逐漸擴(kuò)展,嚴(yán)重影響建筑物的安全使用。因此,在建筑的設(shè)計選材階段,必須保證建材具有足夠的抗裂性能。衡量材料抵抗裂紋擴(kuò)展能力的參量有4個,裂紋尖端張開位移（CTOD）是其中的一種。CTOD適用于彈塑性材料,并具有物理意義明確、測試技術(shù)成熟的特點,在工程中常被用來衡量鋼材及焊接接頭的斷裂韌度。目前,CTOD參量在應(yīng)用中,存在下列問題:1)CTOD—K_I關(guān)系式未體現(xiàn)材料厚度的影響;2)CTOD離散性的統(tǒng)計分析不全面;3)CTOD厚度效應(yīng)公式數(shù)據(jù)擬合誤差大;4)使用內(nèi)聚力模型時,無法直接由CTOD值算出合適的內(nèi)聚能Φ。鑒于此,本文進(jìn)行了相關(guān)研究,簡要研究過程和結(jié)論如下:（1）參考厚度參量對G—K_I關(guān)系式的影響機(jī)制,提出3個帶有厚度參量T_h的CTOD—K_I關(guān)系式。按照規(guī)范BS7448,實施92mm厚API 2W Gr.60鋼、40mm厚R3S-153系泊鏈鋼和96mm厚ADB790E鋼的CTOD實驗。處理實驗數(shù)據(jù),得到小范圍屈... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

斷裂韌度與試件厚度的關(guān)系

圖 2-1 Ⅰ型穿透裂紋[1]在給出計算結(jié)果時，Irwin 引入了應(yīng)力強度因子 K，將裂紋尺寸和外部載合為 K，公式的剩余部分則為用極坐標(biāo)表示的與位置有關(guān)的函數(shù)。計算結(jié)出了平面應(yīng)力和平面應(yīng)變情況下的應(yīng)力、位移、應(yīng)變的表達(dá)式，式子數(shù)量，在這里就不全部羅列出來，現(xiàn)僅列出本文研究用到的兩個式子[1]：面應(yīng)力： =1[ (1 + ) ] （2面應(yīng)變： =1+[ (1 ) ] （2式中，v 為 y 方向的位移，E 為彈性模量，μ為泊松比，KI為Ⅰ型裂紋應(yīng)度因子，r、θ為極坐標(biāo)，坐標(biāo)原點位于裂紋尖端。Irwin 給出的解在裂紋尖有奇異性。然而材料能承受的應(yīng)力是有限的，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限不會再增加。裂紋尖端屈服后將產(chǎn)生塑性區(qū)，該區(qū)域?qū)?yīng)力有松弛的效果效果與增加裂紋長度的效果類似，由此得到塑性區(qū)半徑的表達(dá)式[1]：面應(yīng)力： = (1)( ) （2

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文與 G 之間的關(guān)系可用下式表達(dá)：≈[1]（2-14）將式（2-14）代入式（2-11）～（2-13），替換掉 G 后，便得到含厚度參量Th的 CTOD—KI公式：= (1 ) （2-15）= (1 ) （2-16）=(1+ )(1 )1+ （2-17）觀察式（2-15）～（2-17）易知，當(dāng)板材處于兩種極限狀態(tài)時（平面應(yīng)力與平面應(yīng)變），上面三式與推導(dǎo)得到的理論公式（2-7）一致。對三式進(jìn)行移項變換，繪制出(δσsE) KI—Th函數(shù)圖，自變量Th的取值范圍是（0，μ），因變量的取值范圍是（1 μ ，1），繪圖時μ取 0.3。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于概率斷裂力學(xué)CTOD允許值修正及保守度研究[D]. 武濤.武漢理工大學(xué) 2017
[2]系泊鏈鋼CTOD韌性及微觀組織試驗研究[D]. 冷樹偉.武漢理工大學(xué) 2013
[3]基于ABAQUS的船舶典型結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展模擬及分析研究[D]. 姜薇.華中科技大學(xué) 2011
[4]內(nèi)聚力模型的分析及有限元子程序開發(fā)[D]. 黃劉剛.鄭州大學(xué) 2010
[5]鋼結(jié)構(gòu)橋梁CTOD斷裂韌性研究[D]. 張紅勝.武漢理工大學(xué) 2010
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