一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法技术

本发明专利技术在于公开一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析确定方法，通过对高韧性材料在断裂韧性试验中的钝化过程进行数值模拟研究，有效解决钝化阶段试验数据拟合难以获取钝化线和规范中钝化线方程不适用性问题，能够获得更加符合材料性能特征且准确有效的钝化线方程；基于裂纹尖端钝化的物理过程建立符合实际的有限元模型，采用有限元方法进行试样裂纹钝化过程的数值模拟，分析确定材料钝化过程中的钝化线方程，能够为最终确定高韧性材料的J‑R阻力曲线和断裂起裂J积分测试的技术方案提供理论支撑，通过有限元分析获得的钝化线方程的结果精度较高，与材料的钝化过程吻合较好，针对不同材料和不同几何开展验证分析，具有较好的可重复性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法
本专利技术涉及一种钝化线方程分析方法，特别涉及一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法。
技术介绍
钝化线斜率是材料断裂韧性试验数据有效性判定的关键影响因素，传统的试验数据拟合方法受到测试精度影响非常明显，具有一定局限性。在核电、石油化工、船舶等领域，高韧性金属材料应用非常广泛，基于材料良好的断裂韧性的弹塑性断裂力学分析评估方法正逐步发展。材料的弹塑性断裂韧性J-R阻力曲线和临界起裂值JIC是表征材料抵抗弹塑性断裂的主要参数。延性金属材料断裂韧性过程中，裂纹尖端在起裂前首先出现钝化，钝化过程会对试验产生明显影响。为了消除钝化过程对判断断裂韧性参数的影响，引入钝化线方程来对无效数据进行排除。钝化线方程是用来描述试样在裂纹钝化过程中J积分与伸张区宽度之间的关系的方程。钝化过程的结束是稳定断裂的开始，钝化线方程既是有效数据的筛选线，又是确定临界值的构造线，是确定临界起裂值的关键参数，是断裂韧性测试过程中最关键的判据。目前，主流的测试规范包括国际标准ISO12135、美标ASTME182本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)材料性能本构关系确定：获得材料的真应力应变性能曲线，作为建立有限元模型进行分析计算的材料输入；/n(2)有限元模型建立：基于开展断裂韧性测试的标准试样的几何结构建立标准断裂韧性试样断裂力学模型；/n(3)裂纹尖端有限元分析网格设计：有限元分析是基于材料真应力应变曲线性能的弹塑性断裂力学分析，需要进行合理准确的断裂力学有限元网格设计，确保结算能够实现裂纹尖端钝化过程的准确模拟；/n(4)试验加载过程数值模拟分析及验证：模拟试验加载过程采用分析刚体和接触分析等分析模拟功能，通过合理参数设定，实现对试样准静态加载试验过...

【技术特征摘要】
1.一种弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)材料性能本构关系确定：获得材料的真应力应变性能曲线，作为建立有限元模型进行分析计算的材料输入；
(2)有限元模型建立：基于开展断裂韧性测试的标准试样的几何结构建立标准断裂韧性试样断裂力学模型；
(3)裂纹尖端有限元分析网格设计：有限元分析是基于材料真应力应变曲线性能的弹塑性断裂力学分析，需要进行合理准确的断裂力学有限元网格设计，确保结算能够实现裂纹尖端钝化过程的准确模拟；
(4)试验加载过程数值模拟分析及验证：模拟试验加载过程采用分析刚体和接触分析等分析模拟功能，通过合理参数设定，实现对试样准静态加载试验过程的分析模拟；将有限元分析模拟分析确定的加载过程载荷-位移曲线与实际加载的载荷位移曲线进行对比验证，如果偏差在10％以内，则认为分析有效，否则需要返回步骤(1)进行进一步的调整。
(5)特征参数J积分的计算：对于二维有限元分析模型，有限元分析计算软件能够直接输出J积分的计算结果；对于三维有限元分析模型，结合三维试样的应力场分布特点，将试样的网格沿厚度方向进行均匀网格分布设计或者按照应力梯度进行网格由密向疏的方式进行网格划分，对应的，在三维有限元分析模型结果提取计算中，可采用厚度方向上整体平均或按照如下计算式进行加权平均的方式进行处理，
(6)钝化过程等效裂纹扩展量的计算：采用结合裂纹尖段附近位移场计算结果几何投影的方法确定钝化区等效裂纹长度计算方法，依据裂纹尖端附近区域节点位移场，采用解析几何方法计算等效裂纹长度；
(7)钝化线方程的拟合：结合步骤(5)中裂纹前沿J积分计算结果和步骤(6)节中钝化过程等效裂纹扩展量计算结果，计算获得钝化过程J-△a计算结果，对结果数据采用基于最小二乘法线性回归分析对计算结果进行拟合，即可依据二者计算结果拟合获得如下的材料的钝化线方程，J＝K·△a。


2.如权利要求1所述的弹塑性断裂韧性试验钝化线方程分析方法，其特征在于，步骤(2)中，标准试样有限元模型依据试验实际试验结构特征参数确定，包括但不限于紧凑拉伸CT试样和单边缺口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，梁兵兵，殷海峰，汤剑飞，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31