断裂韧度受到尺寸效应的影响

添加人：admin 发布时间：2014/9/9 15:29:55 来源：中国粉碎机网

　　随着壁厚的增大，裂纹尖端的应力状态从平面应力状态向平面应变状态转变，裂纹扩展所消耗的塑性功减少，构件抵抗裂纹扩展的能力降低，从而产生尺寸效应。夏比冲击试验和落锤撕裂试验是管道行业最常用的断裂试验方法。夏比冲击试验结果能够表征断裂吸收功和断口剪切面积，但因其试样尺寸较小，不能反映壁厚增大的影响。落锤撕裂试验试样可以使用实际壁厚，试样尺寸较大，但目前国内外标准仅限于考察其断口剪切面积，相关研究机构也都在进行落锤撕裂能量的相关研究，尚未建立统一标准。断裂韧度是断裂力学中的重要参量，常用三点弯曲试验法测定材料的准静态断裂韧度来作为管道设计的重要依据，但由于其试验过程和数据处理较复杂，一般不作为常规的力学性能检验方法。研究针对X80大口径三通的低温断裂韧性和尺寸效应，分析对比了夏比冲击、落锤撕裂和三点弯曲试验结果，研究其韧脆转化的临界壁厚，并进行低温服役条件下的安全评估。
　　试验同样表明：断裂韧度受到尺寸效应的影响，随着试样壁厚增加，裂纹扩展阻力曲线下降，断裂韧度减小。目前的相关技术标准确定三通的韧性指标时并未考虑尺寸效应的影响，也并未明确在某些条件下必须考虑尺寸效应。因此，当设计温度大于－20℃时，三通韧性设计必须考虑尺寸效应的影响，利用原壁厚试样的断裂韧度确定三通的夏比冲击韧性指标。由于通过试验研究的方法只能得到3个壁厚试样的断裂韧度，建议进一步研究确定断裂韧度和三通壁厚的定量关系，在三通设计时可以准确预测所用三通的断裂韧度。