基于红外热像法的金属裂纹扩展研究北大核心CSCD

疲劳裂纹是金属结构件在工程实际中常见的失效形式之一,裂纹的扩展则会导致大部分塑性功以热量的形式耗散,因此基于红外热像法的金属结构温度监测是实现裂纹扩展评估的有效方法之一。本文分析了金属裂纹扩展过程中材料的热耦合方程,使用ABAQUS软件进行直接热力耦合数值模拟,揭示了塑性功转化系数、拉伸速度对单轴拉伸载荷下含裂纹的Q235试件表面温度变化的影响规律,并基于红外热像仪测量试验得到了同数值模拟吻合度较高的结果,以此验证了此规律的正确性。结果显示,拉伸过程中试件表面温度经过平稳阶段、稳步上升阶段。裂纹扩展过程中,试件表面温度最高点位于裂纹尖端前方。同时拉伸速度越大,试件断裂时间短,裂纹扩展过程中热损失越小,试件表面温升越大。该结果对金属结构的裂纹监测和预警具有重要意义。