裂尖拘束對(duì)材料與結(jié)構(gòu)的斷裂行為及韌性具有顯著的影響,在結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定中,需要準(zhǔn)確地納入這種影響。拘束分為面內(nèi)拘束和面外拘束,對(duì)二者各自己有一些表征參數(shù),但對(duì)于實(shí)際結(jié)構(gòu)中的三維(3D)裂紋,面內(nèi)與面外拘束同時(shí)存在,如何用一個(gè)參數(shù)統(tǒng)一地定量表征這種復(fù)合拘束,并建立其與材料及焊接接頭斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián),是結(jié)構(gòu)完整性領(lǐng)域需要研究的重要基礎(chǔ)性問(wèn)題之一。 本文通過(guò)數(shù)值計(jì)算、實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法,主要研究面內(nèi)與面外裂尖拘束的統(tǒng)一表征參數(shù)及其與材料和焊接接頭斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián),并初步探索了統(tǒng)一拘束參數(shù)在彈塑性結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定中的應(yīng)用。研究主要結(jié)論如下： (1)基于裂尖前等效塑性應(yīng)變(εp)等值線所圍區(qū)域的面積,定義了一個(gè)新的面內(nèi)與面外統(tǒng)一的拘束表征參數(shù)Ap。研究發(fā)現(xiàn)不同面內(nèi)/面外拘束及其復(fù)合條件下材料的無(wú)量綱斷裂韌性Jc/Jref與統(tǒng)一拘束參數(shù)√Ap之間存在線性關(guān)系。Jc/Jref-√Ap關(guān)聯(lián)線與所選擇的εp等值線無(wú)關(guān),只取決于材料,它統(tǒng)一地表征了不同面內(nèi)/面外裂尖拘束狀態(tài)對(duì)材料斷裂韌性的影響。 (2)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),拘束參數(shù)Ap也可以統(tǒng)一地表征面內(nèi)/面外幾何拘束和焊接接頭中的材料拘束�；诓煌�...

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 拘束斷裂理論與研究現(xiàn)狀
        1.2.1 拘束斷裂力學(xué)理論的發(fā)展
        1.2.2 納入拘束效應(yīng)的局部法損傷斷裂模型
        1.2.3 納入拘束效應(yīng)的結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定方法
    1.3 目前研究存在的問(wèn)題
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 基于裂尖等效塑性應(yīng)變的面內(nèi)/面外拘束的統(tǒng)一表征參數(shù)
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)與有限元模擬
        2.2.1 材料和試樣
        2.2.2 靜態(tài)裂紋有限元模型
        2.2.3 GTN損傷模型與延性斷裂模擬
        2.2.4 GTN模型參數(shù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定
    2.3 有限元模擬結(jié)果及討論
        2.3.1 不同J時(shí)所對(duì)應(yīng)的ε_p等值線面積
        2.3.2 J-R阻力曲線
        2.3.3 不同拘束條件下斷裂韌性與三軸應(yīng)力因子T_f的關(guān)聯(lián)
        2.3.4 不同拘束試樣斷裂韌性與A_PEEQ的關(guān)聯(lián)
        2.3.5 面內(nèi)與面外拘束的統(tǒng)一表征參數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 面內(nèi)/面外拘束參數(shù)與不同試樣斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)
    3.1 引言
    3.2 有限元模擬
        3.2.1 材料和試樣
        3.2.2 靜態(tài)裂紋有限元模擬
        3.2.3 GTN損傷模型與延性斷裂模擬
        3.2.4 J-R阻力曲線的確定
    3.3 有限元模擬結(jié)果及討論
        3.3.1 J-R阻力曲線
        3.3.2 試樣幾何和加載方式引起的面內(nèi)、面外拘束的統(tǒng)一表征
        3.3.3 面內(nèi)/面外拘束與A508-3合金鋼斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 雙金屬材料界面裂紋的面內(nèi)/面外拘束與斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)
    4.1 引言
    4.2 有限元模擬
        4.2.1 雙金屬接頭材料
        4.2.2 試樣幾何尺寸
        4.2.3 靜態(tài)裂紋有限元模型
        4.2.4 GTN損傷模型與延性斷裂模擬
    4.3 有限元模擬結(jié)果及討論
        4.3.1 J-R阻力曲線
        4.3.2 不同J時(shí)所對(duì)應(yīng)的ε_p等值線面積
        4.3.3 不同拘束條件下斷裂韌性與A_PEEQ的關(guān)聯(lián)
        4.3.4 面內(nèi)拘束與面外拘束的統(tǒng)一表征
    4.4 本章小結(jié)
第5章 面內(nèi)/面外拘束對(duì)異種金屬焊接接頭局部斷裂阻力和斷裂機(jī)理的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法和程序
        5.2.1 材料和試樣
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)與觀察
    5.3 斷裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 異種金屬焊接接頭的局部裂紋擴(kuò)展阻力
        5.3.2 面內(nèi)拘束對(duì)Crack 2局部斷裂阻力的影響機(jī)理
        5.3.3 面內(nèi)拘束對(duì)Crack 3局部斷裂阻力影響的機(jī)理
        5.3.4 面外拘束對(duì)Crack 2斷裂機(jī)理的影響
        5.3.5 面外拘束對(duì)Crack 3斷裂機(jī)理的影響
        5.3.6 面內(nèi)/面外拘束對(duì)異種金屬焊接接頭完整性評(píng)定的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 面內(nèi)/面外拘束與異種金屬焊接接頭斷裂韌性的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)方法
    6.3 有限元模擬
        6.3.1 靜態(tài)裂紋有限元模型
        6.3.2 局部力學(xué)性能
    6.4 結(jié)果及討論
        6.4.1 J-R阻力曲線及斷裂韌性
        6.4.2 不同J時(shí)所對(duì)應(yīng)的ε_p等值線面積
        6.4.3 面內(nèi)拘束與面外拘束的統(tǒng)一表征
    6.5 本章小節(jié)
第7章 面內(nèi)與面外統(tǒng)一拘束參數(shù)應(yīng)用的初步研究
    7.1 引言
    7.2 統(tǒng)一拘束參數(shù)A_p在預(yù)測(cè)3D裂紋起裂位置方面的應(yīng)用
        7.2.1 材料和試樣
        7.2.2 有限元模擬
        7.2.3 結(jié)果與討論
    7.3 納入拘束效應(yīng)的管道裂紋的斷裂預(yù)測(cè)
        7.3.1 材料和裂紋尺寸
        7.3.2 有限元計(jì)算方法
        7.3.3 結(jié)果與討論
    7.4 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3830162