结构钢缺口板断裂试验及数值分析

通过对25个结构钢缺口板进行的单向拉伸断裂试验,验证了提出的结构钢广义屈服模型和椭球面断裂准则.用ANSYS软件中的参数化设计语言APDL和用户编程功能UPFs,将提出的静水应力型广义屈服模型编制成子程序模块,对结构钢缺口板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂准则的数值模拟分析.试验结果表明:裂纹起始于缺口边缘内侧,裂纹在厚度方向贯通后沿宽度发展,试件最终断裂于缺口薄弱断面.缺口板断裂应力场分析表明,提出的椭球面断裂准则对预测结构钢缺口板初始开裂具有广泛适用性和较高精度.     

Q235厚钢板开孔板和缺口板断裂试验

对10个中心开椭圆孔和10个单侧半椭圆缺口25mm厚板进行了断裂试验,研究了开孔和缺口尖锐度对厚钢板断裂模式的影响。试验结果显示:试件的初始宏观裂纹形成于缺口顶端厚度中面,裂纹在厚度方向贯通后沿垂直加载方向迅速扩展,直至断裂。开孔或缺口愈尖锐的试件,其开裂延性愈差。断口粗糙呈暗灰色且有韧窝,断裂形式为正断与剪断混合型。本次试验为研究结构钢厚板断裂机理及抗断设防提供了较可靠的试验数据。     

Q345中厚缺口板的断裂试验

对18个厚度为26mm的单边V型缺口钢板进行了断裂试验,研究了刻弧半径r对低合金钢Q345中厚板断裂模式的影响。试验显示:裂纹起始于三轴强约束的缺口边缘厚度中面,裂纹沿厚度贯通后迅速沿薄弱截面宽度扩展,宏观断裂面大致垂直于加载方向,断口粗糙且有大量韧窝。缺口根部刻弧愈尖锐的试件,断裂延性愈差。缺口根部刻弧平缓的试件,净截面平均开裂强度略高。     

中等厚度高强钢缺口板断裂试验及数值分析

为研究中等厚度高强钢断裂机理,对厚度为16mm的Q345缺口板和开孔板各10个试件进行了拉伸断裂试验,研究了缺口尖锐度对中等厚度高强钢断裂模式的影响.试验表明,初始裂纹形成于缺口边缘内侧,缺口较尖锐的试件断裂延性较低,初始开裂点位于载荷位移曲线的强化阶段,呈脆性断裂;缺口较钝的试件断裂点位于载荷位移曲线的下降段,呈延性断裂.对高强钢缺口板和开孔板断裂试验进行了基于广义屈服模型和椭球面断裂模型的数值模拟和断裂分析,结果表明,金属椭球面断裂模型对预测中等厚度高强钢缺口板和开孔板的初始开裂有较高精度,但对中等厚度高强钢延性断裂的预测偏于保守.     

结构钢V形缺口板断裂试验

对25个结构钢V形缺口板试件进行断裂试验。试验表明:裂纹起始于受三轴强约束的V形缺口厚度心部,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿宽度发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,单缺口试件断裂延性略高于双缺口试件,薄板断裂延性明显高于厚板。断口呈暗灰色,断口大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型断裂,显示了断裂的定性规律。从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。     

低温下高强钢缺口板断裂试验

为研究低温下结构钢断裂机理及抗断设防,在冷脆转换温度下(-45 ±2℃)对的个16mm厚Q345钢材缺口板进行了单向拉伸断裂试验,研究了缺口尺寸(a、2b)对结构钢断裂模式的影响.结果表明:试件断裂于刻痕心部,断口心部有一条清晰的起裂棱,宏观断面大致垂直于加载方向;试件缺口愈尖锐或缺口比率(2b/a)愈小,断裂延性愈差...