本文件包含两种船用钢 EH36 和 HSLA 80 的延性-脆性过渡区断裂的实验和分析研究结果。文中给出了使用不同应变速率的拉伸、夏比和断裂韧性试验结果。断裂韧性通过 J 积分和裂纹尖端张开位移 (CTOD) 来量化。弹塑性有限元分析与局部失效准则相结合,推导出过渡区 J 和 CTOD 试验的尺寸极限。通过实验和分析探索了 J 和 CTOD 之间的关系。理论夏比断裂韧性关系用于预测钢的 CTOD 过渡曲线。对多种钢的夏比和 CTOD 转变温度进行了比较。
图 2.1:拟议项目概况......................................................................................................................4 图 3.1:BMT FTL 提供的结构模型样本......................................................................................7 图 3.2:ABS B 级钢板(T-L 方向)-中间和 QS 速率转换曲线..................................................................................................................8 图 3.3:ABS EH 36 级钢板(T-L 方向)-中间和 QS 速率转换曲线.........................................................................................................9 图 3.4:涵盖所测试船板等级的 NDT 和 0.2 mm CTOD 转变温度之间的关系 [Pussegoda 等,1996] .............................................................................10 图 3.5:真实应力与
本文利用塑性 CTOD 范围 Δ δ p 研究了 2024-T351 铝合金中的疲劳裂纹扩展 (FCG)。对 12 毫米厚的 CT 试样进行实验测试以获得 FCG 速率,并对圆柱形试样进行实验以获得应力 - 应变环。数值分析在材料、几何形状和载荷条件方面复制了实验工作,但假设纯平面应变状态,以获得 Δ δ p 。使用实验应力 - 应变环拟合材料参数。实验工作表明,随着应力比从 R = 0.1 增加到 R = 0.7 毫米,FCG 速率增加,这表明存在裂纹闭合现象。然而,对裂纹尖端后方第一个节点位置的分析表明,在平面应变状态下没有裂纹闭合,而在平面应力状态下发现最大值 36%。因此,即使在 12 毫米厚的样品中,表面也会影响 FCG 速率。发现 da/dN 与 Δ δ p 之间存在近似线性关系。与其他铝合金的比较表明,材料对 da/dN - Δ δ p 关系有显著影响。从平面应变状态到平面应力状态的变化由于裂纹闭合而降低了 FCG 速率。在平面应变状态下,应力比在 R = 0.1 – 0.7 范围内的影响很小,这也是因为没有裂纹闭合。最后,对塑性 CTOD 和裂纹处的累积塑性应变进行了比较
3.1 范围。 3.1.1 承包商应分三个阶段开展本项目所需的工作:i. 文献综述 ii. 实验 iii. 数据分析和报告 3.1.2 在第 1 阶段,承包商应确定使用断裂力学理论选择低温应用钢材以及厚度和钢材韧性之间关系的最新理解。 3.1.3 在第 2 阶段,承包商应进行断裂力学试验,以得出常用缺口韧性钢的适用性标准。 3.1.4 在第 3 阶段,承包商应制定更通用的方法,以将该方法应用于船舶建造项目钢材等级的可接受性论证。 3.2 任务。 3.2.1 项目的每个阶段都应通过一项或多项任务来完成。 3.2.2 在第 1 阶段,承包商应进行全面的文献综述,以选择适合船舶建造的一系列厚度的低温(非低温)钢结构的断裂力学标准。这次审查不仅涵盖造船业,还涵盖石油和天然气、采矿、铁路和其他相关行业。 3.2.3 在第 2 阶段,承包商应:i. 制定适当的测试程序,供技术委员会批准。作为初步指导,预计这将涉及使用 CTOD(裂纹尖端张开位移)方法对单一钢种(AH 或 EH)进行测试
对电子束粉末床熔合 (PBF-EB) 和激光粉末床熔合 (PBF-LB) Inconel 718 的疲劳裂纹扩展行为进行了比较研究。PBF-EB Inconel 718 的裂纹遵循穿晶路径,扩展速度更快,而 PBF-LB 的裂纹遵循沿晶和穿晶路径的组合,其扩展速度较慢,与锻造对应物相当。PBF-EB Inconel 718 中的主疲劳裂纹在微观尺度上呈现锯齿状路径,由于加工硬化率非常低,裂纹表面附近有密集的滑移痕迹。基于裂纹尖端场的数字图像相关 (DIC) 分析,可以使用应变能密度标准成功预测 PBF-EB Inconel 718 中的疲劳裂纹锯齿路径,该标准规定裂纹扩展遵循从裂纹尖端到弹塑性边界的最小距离方向。对于 PBF-LB Inconel 718,主要的疲劳裂纹在低 Δ K 时是直的,但在中和高 Δ K 范围内发生严重偏转。初始晶间裂纹和主裂纹路径偏转之间存在明显的相关性。这表明,一旦裂纹尖端周围塑性区的累积损伤达到临界值,晶间裂纹就会形成疲劳裂纹的新前沿,导致主裂纹路径偏转。基于DIC的裂纹尖端场分析得出的弹塑性断裂力学参数rp和ΔCTOD可以定性预测PBF-LB Inconel 718的较低裂纹扩展速率。
