钢结构防动载断裂选材的定量判据

分析了目前钢结构防断选材中应用的脆性转变温度方法的局限性,扼要介绍了材料断裂韧度的温度效应和加载速率效应.在钢材断裂特性分析的基础上提出了平面应变型断裂临界温度的概念,构建了断裂特征分析图,从而为钢结构防动载断裂选材提出了一个新的定量的判据,并以船只设计选材为例,阐明了该判据的应用.     

船舶和海洋结构的破损与防止措施

介绍了船舶和海洋结构的几例典型破损事例。还从确保这些大型焊接钢结构的安全和经济性出发,立足于必须引入控制断裂的防断设计的观点,叙述了部分防断措施的见解。即在叙述控制船壳破损见解的同时,还介绍了防止脆性断裂的材料选择和止裂材料选择,以及海水腐蚀环境中的疲劳强度问题。     

16Mnq钢用于焊接桥梁的防断适用性研究（待续）

在分析国外桥规中防断选材规则的基础上，提出了将１６Ｍｎｑ钢用于焊接桥梁时的韧性要求，纳入焊接桥梁防断设计的完整体系加以考察，采用了断裂力学Ｋ概念的基本思路。根据深缺口宽板拉伸试验，夏比Ｖ型缺口冲击试验得到的１６Ｍｎｑ钢大量试验结果，进行了规律性的统计分析，给出了１６Ｍｎｑ钢及其焊接接头的断裂抗力表达式；根据设计规范和钢桥典型结构件的内应力分析，规定了焊接桥梁各类构件的驱动力分类。提出了１６Ｍｎｑ钢按韧性分级使用的建议，最终给出了对应于构件类别、最低设计温度所允许使用的１６Ｍｎｑ钢各韧性级别的极限厚度表。文末，以１６Ｍｎｑ钢韧性分级使用为共同基础，将本研究工作的最终结果分别与执行英国桥规和其它实用性防断判据所得结果进行对比。本文的结论意见既包括了纳规建议，又涉及了关于后续工作建议。     

基于断裂力学的钢框架梁柱节点抗震性能分析

介绍了8 个足尺节点试验的结果与连接焊缝断裂破坏的现象。采用二维有限元断裂模型,研究了抗弯钢框架梁柱节点的断裂行为。以I 型裂纹尖端应力强度因子K_I和J积分为定量评价指标,分析了焊接孔形式、初始缺陷尺寸及位置、焊接垫板、角焊缝补强等设计细节对节点材料断裂韧性需求的影响。弹性分析表明,切除垫板并以角焊缝补强的措施,能最有效地降低对材料韧性的要求。弹塑性分析表明,焊接高匹配时热影响区裂纹比界面裂纹对材料韧性的要求更高,且局部塑性应变累积使材料的断裂韧性降低;解释了节点试验中断裂易发生在梁下翼缘焊缝热影响区的现象。基于断裂分析得到的节点抗弯承载力与试验中节点的极限弯矩吻合较好,该文的研究为钢框架梁柱节点的防断设计提供了参考。     

ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢的断裂特征与强化机制

采用金相、SEM和TEM等方法对耐热钢ZG1Cr10MoWVNbN进行了组织分析,利用断口分析方法对该材料的断裂特征进行了分析,并对材料的强化机制进行了研究,结果表明:材料的组织为板条状马氏体,该马氏体中含有大量的高密度位错和亚结构,在该组织中弥散分布着碳化物、氮化物以及碳氮化物颗粒状析出物;试样的断口为准解理断口,该材料在具有较高强度的同时也具有一定的韧性;材料的强化机制包括马氏体相强化、固溶强化、碳化物颗粒沉淀强化、氮化物和碳氮化物颗粒沉淀强化.     

乏燃料运输容器抗脆性断裂评价

目的研究乏燃料运输容器的材料抗脆性断裂的论证方法,验证乏燃料运输容器的选材是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》和IAEA SSG-26所要求的-40℃下仍能正常运行的抗脆性断裂要求。方法以某型号乏燃料运输容器为例,采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,依据计算结果分别采用传统的抗脆性断裂论证方法和线弹性断裂力学的分析方法验证材料的抗脆性断裂能力。结果采用传统的抗脆性断裂分析方法时,选材不满足要求;采用线弹性断裂力学进行抗脆性断裂分析时,选材满足要求。结论对比传统的选材方法,采用线弹性断裂力学分析方法能够有效降低抗脆性断裂设计的裕度,为扩大乏燃料运输容器的选材范围提供了有效途径。     

材料的分类

现在的材料种类繁多,按材料本身的性质分,主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料等。按材料的作用分,有结构材料和功能材料。 结构材料用于制造各种结构,通俗地说就昌要受力,因此对它的要求主要是机械性能,如强度、延伸率（达到极限强度断裂时伸长了多少,延伸率小的材料便容易脆断）、硬度、韧性（受冲击力时容不容易断裂）、风性（容不容易保持形状不变）等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件,如要求耐热性、抗腐蚀性等等。功能材料主要用于完成某种特殊功能,如液晶材料用于显示,但有时孔要求有一定机械强度,强光导纤维主要用于传输光     

焊接桥梁防断选材的验证试验及其安全性评定

本文根据焊接桥梁结构的实际使用特点,分析了验证试验应考虑的影响因素,并按当量转换的验证条件,进行了32mm厚16Mnq钢深缺口宽板拉伸的验证试验。结果表明,所给出的防断选材方法是安全合理的。     

基于Kriging模型的充液管道共振非概率可靠性分析

为解决传统概率可靠性在解决流固耦合问题方面的不足,研究了结构不确定参量用超椭球凸集模型和区间变量共同描述下的非概率共振可靠性问题。针对隐式极限状态函数难以求解的问题,引入Kriging模型和超立方抽样技术应用于非概率可靠性分析。该方法用Kriging模型作为近似模型描述原结构,并在计算过程中不断更新近似模型。考虑管道与液体之间的耦合作用,利用有限元软件对所建立的简单管道系统进行模态计算并且结合防共振理论进行充液管路系统的流固耦合振动非概率可靠性分析,用优化的方法计算可靠性指标。工程算例分析表明该方法的合理性,能完善流固耦合管道系统的防共振可靠性分析方法与理论。     

基于数字图像相关技术的裂纹扩展测量

常用的管道钢断裂韧度测试方法包括夏比冲击试验(CVN)、落锤撕裂试验(DWTT)、裂纹尖端张开位移(CTOD)试验、裂纹尖端张开角(CTOA)试验、双试件法等。双试件法对低韧性材料的测试结果比高韧性材料的要准确,对于表征高韧性的钢管材料的断裂韧度来说,CVN和DWTT方法会受与韧性断裂扩展没有关系的能量耗散的影响,CTOA被很多国内外的学者认为测量结果准确度高,简便易行,是比较方便好用的止裂判据。在对金属裂纹扩展各种测试方法进行系统分析的基础上,研究了基于数字图像相关技术的稳定裂纹扩展阻力测量技术,开发了一种高精度快速测量硬件和软件处理系统,实际应用证明了该系统的实用性和可靠性。     

燃气轮机滚珠轴承失效分析

某型船用主动力系统滚珠轴承在试车过程中发生滚珠断裂。采用化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对断裂的滚珠进行了分析。结果表明，该滚珠的材料硬度偏高，不符合订货技术要求；同时组织中存在超标的脆性夹杂物，这些均引起材料的缺口敏感性，最终导致滚珠在运行过程中发生脆断。     

基于TRIZ理论的输送带断带保护装置创新设计

目的 在运输物品过程中,输送带因长时间使用可能会发生断裂现象,目前断带保护装置无法及时进行保护,因此需要对断带保护装置进行改进。方法 应用TRIZ理论中的功能模型分析和因果链分析方法对整个系统进行分析,应用76条标准解、发明原理和分离原理等工具解决问题。结果 基于TRIZ理论对问题进行求解,得到了新型输送带断带保护装置的结构方案,该方案可以有效缩短断带保护所需时间,有效提高断带保护的精准性,从而保护生命财产的安全。结论 通过TRIZ理论对输送带断带保护装置进行创新设计,使新型输送带断带保护装置达到了快速反应、制动精准和结构简单的要求。     

金属韧性断裂准则的数值模拟和试验研究

对不同外形的45钢试件进行了拉伸、压缩和扭转等材料试验,对工程中常用的5个韧性断裂准则的适用范围进行了对比研究,并采用Gurson-Tvergaard(GT)多孔材料本构模型对试验过程进行了数值模拟.指出目前使用的断裂准则都不可能对材料在多种变形条件下给出一个固定临界值.根据金属成形工艺特点,综合考虑拉伸型和剪切型2种不同韧性断裂机制,提出一个统一的韧性断裂准则形式.试验和数值计算结果证明了该准则的有效性和普适性,进而利用单向拉伸和扭转试验确定的材料常数合理地预测压缩过程中的韧性断裂现象.     

某电梯钢丝绳断裂失效分析

某小区电梯在空载运行时钢丝绳发生断裂,导致电梯突然停止运行。通过现场勘查、宏观观察、化学成分分析、破断拉伸试验、扫描电镜分析的方法,对钢丝绳的断裂原因进行了分析。结果表明:钢丝绳起裂源位于钢丝心部,断裂性质为一次性韧性断裂,断裂是由单根钢丝绳过载造成的。     

城市土木工程基础设施韧性提升理论与方法

保证城市土木工程基础设施的功能是建设韧性城市的关键。以“灾害/环境作用-结构响应-灾变控制-韧性提升”为主线,从材料、结构、系统等不同尺度,对相关研究成果进行回顾与分析。结果表明：对单一灾害或单一环境作用机制、单一环境作用下结构材料性能退化机理及其恢复方法、单一灾害作用下单体结构的灾变响应与控制等方面有了清晰的认识和技术应对措施。但是,多重灾害和复杂环境作用下城市土木工程基础设施的灾变机理更加复杂、韧性提升难度更大。未来需进一步深入研究多重灾害触发及复杂环境作用机制、复杂环境作用下结构材料性能退化机理及其恢复方法、多灾害与复杂环境作用下单体结构灾变机理与控制方法以及城市土木工程基础设施系统的灾变机理与韧性提升方法。     

JFE-HITEN610U2L钢组织形貌及其对韧性的影响

对JFE-HITEN610U2L钢的显微组织和断口形貌进行了分析。该钢的显微组织以针状铁素体为主，具有良好的强韧性。当针状铁素体比较粗大时，冲击试样的断裂方式从韧窝断裂转变为解理断裂。从材料使用的安全性考虑，建议对该材料增加显微组织、晶粒度和冲击试样断口形貌等内容的检验。     

聚醚醚酮增韧改性环氧树脂

采用共混法用聚醚醚酮(PEEK)改性环氧树脂(EP),借助差示扫描量热分析(DSC)确定了环氧树脂的固化工艺,测试了共混体系的工艺性能,研究了聚醚醚酮含量对环氧树脂力学性能的影响。借助扫描电子显微镜(SEM)对材料断裂面的形态结构进行了分析,探讨了体系的形态结构与冲击性能之间的关系。结果表明,在改性材料的韧性有所提高的同时,压缩强度、马丁耐热都没有降低。从断裂面的形态来看,是属于韧性断裂。当PEEK的加入量为6%时,韧性最好,达到19．1kJ/m~2,比纯的环氧树脂增加了107．6%。     

16Mnq钢用于焊接桥梁的防断适用性研究（续完）

１６Ｍｎｑ钢用于焊接桥梁的防断适用性研究（续完）洛阳船舶材料研究所刘家驹，蒋和岁，严明君，毕传堂６１６Ｍｎｑ钢用于焊接桥梁的分级使用在本文第４节，已提出了以大量试验为基础，考虑了加载速率和裂纹尖锐度的影响后的１６Ｍｎｑ钢板及焊缝金属的断裂抗力表达式（...     

海船结构低温用钢的韧性认可方法的探讨

本文以16Mnc钢及其焊接接头深缺口宽板拉伸试验数据与相应批号的Cv试验结果为依据,建立了宽板拉伸试验确定的断裂参数(ε_c)与温度(T)、板厚(t)和反映冶金质量水平的韧性参数(vTr)之间的函数关系,即,ε_c=ε_0EXP[b(T-AvTrE-B t-C)]在此基础上,作者们根据海船在特定工作条件下的使用经验,对船舶结构在更低工作温度下服役的可能性以及对结构用材料的韧性认可方法进行了探讨,并给出海船结构各类构件在不同服役温度和不同板厚条件下的钢级选择的思路及其表述方法。     

基于nCode Design-Life的某车架疲劳可靠性分析

针对某型半挂牵引车车架局部出现裂纹或者断裂现象,通过有限元理论和疲劳分析理论相结合进行了车架的有限元分析和疲劳可靠性分析.首先对该车架进行了建模和有限元静态特性分析,然后定义了特定的时间载荷序列数据和材料参数,选用了S-N疲劳设计和静态疲劳分析方法,利用疲劳分析软件nCode Design-Life对该车架进行疲劳可靠性分析,得出该车架的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命,并从相关云图中确定出车架容易破坏的位置和其寿命之后再进行样车实验验证.