初始损伤对金属材料缺口韧性的影响及机理

摘要

本文对一种低合金钢和一种铝合金的缺口试样进行了不同预加载荷的四点弯曲正反弯实验,引入了不同的微孔洞损伤量,并消除了缺口根半径的影响,而后通过高温回火处理消除了残余应力和加工硬化,分离出了损伤因素.随后在-196℃下进行弯曲断裂实验和在常温下进行弯曲卸载实验.通过力学参数测量,断口观察和有限元计算与细观模拟对初始损伤对低温解理断裂韧性和延性起裂韧性的影响规律及机理进行了研究.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1工程背景

1.2损伤力学和解理断裂的研究概况

1.2.1损伤力学的概况

1.2.2细观解理断裂机理的研究概况

1.3金属材料的损伤、断裂和力学性能的研究现状

1.4本文研究内容

第二章实验与计算方法

2.1材料

2.2试样

2.3宏观力学实验

2.3.1拉伸实验

2.3.24PB实验

2.4断口及金相观察

2.4.1断口观察

2.4.2金相试样观察

2.5有限元(FEM)力学计算

2.5.1计算的目的和意义

2.5.2计算模型及方法

2.6细观力学参数的测量

第三章实验与计算结果

3.1拉伸实验测量结果

3.2预损伤实验测量结果

3.2.1 CF试样钢预损伤实验参数测量结果

3.2.2 LD31试样预损伤实验参数测量结果

3.3初始损伤的CF钢-196℃4PB实验结果

3.3.1 CF钢-196℃4PB实验载荷—位移曲线

3.3.2 CF钢4PB实验宏观力学参数测量结果

3.3.3-196℃CF钢试样断口SEM观察结果

3.3.4有限元(FEM)计算结果

3.3.5细观力学参数测量结果

3.4初始损伤的CF钢常温4PB加载—卸载实验结果

3.4.1载荷P-位移L曲线

3.4.2常温CF钢4PB实验宏观力学参数测量结果

3.4.3 CF钢常温4PB 延性开裂参数测量结果

3.4.4卸载金相照片

3.4.5 FEM计算结果

3.5初始损伤的LD31铝合金常温4PB加载—卸载实验测量结果

3.5.1载荷P-位移L曲线

3.5.2初始损伤的LD314PB实验宏观力学参数测量结果

3.5.3 CF钢常温4PB延性开裂参数测量结果

3.5.4LD31常温4PB卸载金相照片

3.5.4有限元计算结果

第四章讨论

4.1初始损伤对CF钢缺口试样解理断裂韧性的影响

4.2初始损伤对CF钢σf和εpc的影响

4.3初始损伤对金属材料延性起裂韧性的影响

4.4初始损伤对CF钢低温解理断裂影响的细观力学分析

4.4.1条形孔洞缺陷附近的应力应变分析

4.4.2球形孔洞缺陷附近的应力应变分析

4.4.3典型双孔洞缺陷附近的应力应变分析

4.4.4椭球形孔洞附近的应力应变分析

4.4.5延性裂纹前端的应力应变分析

4.5初始损伤对金属材料延性损伤与断裂影响的细观力学分析

4.5.1 CF钢初始孔洞损伤量及孔洞尺寸不同时的力学分析

4.5.2孔洞长大与聚合影响因素的FEM分析

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的论文