【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船体结构钢断裂与止裂，具体涉及一种基于夏比冲击试验预测止裂钢止裂韧性的方法。
技术介绍
1、随着低碳经济的发展需求，集装箱运输船的发展愈来愈趋向于大型化，24000teu以上的超大型集装箱船也已逐步进入到设计、建造和运营阶段，并将在今后数年内成为主力船型之一。与中小型集装箱船相比，大型集装箱船船体结构的受力状态明显恶化，船体的大尺寸和大开口特性将使船体结构受到多种载荷的联合作用，除了需满足总纵弯曲强度和屈曲强度要求外，还需满足大开口（扭转）强度要求，导致船体结构中的舱口围顶板、腹板及上甲板边板、舷顶列板和某些局部区域（舱口角隅）处于高应力水平。为保证船体结构的安全可靠，防止脆性断裂破坏的发生，通常可在船体高应力区使用高强度大厚度止裂钢。当船体发生疲劳断裂时，裂纹扩展到止裂钢时便会停止扩展，从而避免灾难性的断裂事故。止裂钢的大规模应用对提升集装箱船安全绿色运行提供了重要保障。
2、止裂韧性是评价止裂钢性能优劣的核心指标，止裂钢在研发、试制和实船应用时需进行多轮的成分、工艺优化，每轮迭代都需对其止裂性能做测试。通常采用-10℃下的止裂韧性即（以下简写为）作为设计依据。根据国际船级社规范ur w31以及中国船级社《船用高强度厚板应用指南》等相关行业规范，通常采用梯温型双重拉伸试验测量，双重拉伸试样尺寸为500mm×500mm×t，其中t是板厚（见图1-2）。温度梯度场通过在试样裂纹扩展区施加热源和冷源实现。为了获得-10℃的止裂韧性，一般需要进行4组试验，根据插值得到-10℃止裂韧性（典型结果见图4）。>
3、双重拉伸试验需要在5000吨大型拉力试验机上进行，并且在建立温度场时需要消耗大量的冷却液，试验周期长，费用高，在止裂钢的研发和试制阶段若能采用常用的小尺寸试验来快速预测止裂韧性，对研发进度和成本有显著效益。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有止裂钢止裂韧性测试方法试验周期长，费用高的问题，提供一种基于夏比冲击试验预测止裂钢止裂韧性的方法，能够通过小尺寸冲击实验满足止裂钢研发和试制阶段对止裂韧性的初始评价，为实现止裂钢大规模应用、提升超大型集装箱船运营安全性提供重要的基础输入。
2、一种基于夏比冲击试验预测止裂钢止裂韧性的方法，包括以下步骤：
3、s1：针对不同厚度的止裂钢，开展梯温型双重拉伸试验，计算获得止裂韧性kca，通过温度梯度可得到止裂温度tk，建立止裂韧性kca和止裂温度tk的相关性模型，通过数据拟合获得-10℃止裂韧性；
4、s2：从步骤s1中同一批次止裂钢试板上取样，加工为标准夏比冲击试样，开展系列温度冲击试验，建立冲击能量e和温度t的相关性模型，通过数据拟合获得韧脆转变温度ett50；
5、s3：基于梯温型双重拉伸试验和夏比冲击试验得到的实验数据，建立和ett50的相关性模型
6、=α1+β1*ett50；
7、式中，，单位为n/mm3/2；ett50，单位为℃；α1，β1为待定参数；
8、s4：综合考虑板厚因素对梯温型双重拉伸试验和夏比冲击试验的影响，通过数据分析软件，建立修正后的和ett50相关性模型
9、/t1.5=α2+β2*ett50/t1.5；
10、式中，t为止裂钢板厚，单位为mm；α2，β2为待定参数；
11、s5：对后续新研发和试制过程中的止裂钢进行不同温度的夏比冲击试验，根据得到的ett50和步骤s4中得到的修正后的和ett50相关性模型，对新研发和试制过程中的止裂钢进行预测。
12、进一步的，步骤s1中所述止裂钢为eh40或eh47止裂钢；所述厚度范围为80-100mm。
13、进一步的，步骤s1中所述梯温型双重拉伸试验包括以下步骤：
14、s11：梯温型双重拉伸实验在主拉伸板中建立了梯度型温度场，在温度场的上部分施加冷源，下部分施加热源，进而形成了0.25℃/mm～0.35℃/mm的温度梯度；
15、s12：对启裂板进行冷却；
16、s13：待温度场稳定后对主拉伸板施加主拉伸载荷，随后对启裂板施加副拉伸载荷，脆性裂纹从缺口部位启裂后进入主拉伸板，试验结束后裂纹扩展到一定长度a后停止扩展，根据温度梯度可得到裂纹长度a处的止裂温度tk。
17、优选的，所述止裂韧性kca计算公式为：
18、
19、式中，σ为施加的应力，单位为n/mm2；a是止裂时裂纹长度，单位为mm；ws为试样宽度，单位为mm。
20、进一步的，步骤s1中所述梯温型双重拉伸试验的止裂钢试样尺寸为500mm×500mm×t，其中t为止裂钢的板厚。
21、进一步的，步骤s1中所述的止裂韧性kca和止裂温度tk的相关性模型为
22、kca=k0exp（-t0/tk）
23、式中，tk为止裂温度，单位为℃；k0，t0为材料常数。
24、进一步的，步骤s2中所述夏比冲击试验的试样尺寸10mm×10mm×55mm。
25、进一步的，步骤s2中所述夏比冲击试验包括以下步骤：
26、s21：在夏比冲击试验的试样上预制一个v型缺口；
27、s22：将上述试样置于不同温度的冷却介质中；
28、s23：用试验机举起的摆锤冲击试样，使试样沿缺口冲断，测量试样断裂时吸收的冲击能量e和温度t。
29、进一步的，步骤s2中所述冲击能量e和温度t的相关性模型：
30、
31、式中，e为冲击能量，单位为j；t为冲击温度，单位为℃；a1，a2，t50为函数参数，无量纲。其中，t50为ett50所对应的数值。
32、进一步的，步骤s1中所述ett50为夏比冲击冲击试验中，冲击能量为50j时的温度。
33、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
34、1）本专利技术基于大尺寸双重拉伸试验和小尺寸夏比冲击试验在裂纹启裂和扩展及终止方面的内在联系，建立相关性模型，能够较为准确地预测止裂韧性。
35、2）夏比冲击试验试样尺寸小，无需大规模轧制，节约大量材料和加工费用，适用于处于研发或试制阶段的小规模止裂钢。
36、3）夏比冲击试验试验方法成熟简单，周期短，成本低，节约大量研究经费，通过夏比冲击试验代替双重拉伸试验，周期从几个月缩短到几天，成本从几十万降低到数千元。
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1.一种基于夏比冲击试验预测止裂钢止裂韧性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述止裂钢为EH40或EH47止裂钢；所述止裂钢厚度范围为80-100mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述梯温型双重拉伸试验包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述止裂韧性Kca计算公式为：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述梯温型双重拉伸试验的止裂钢试样尺寸为500mm×500mm×t，其中t为止裂钢的板厚。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的止裂韧性Kca和止裂温度Tk的相关性模型为
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述标准夏比冲击试样的尺寸：长度为55±0.6mm，横截面积为10mm×10mm的截面。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述夏比冲击试验包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述冲击能量
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述韧脆转变温度ETT50为夏比冲击试验中冲击能量为50J时对应的温度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于夏比冲击试验预测止裂钢止裂韧性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述止裂钢为eh40或eh47止裂钢；所述止裂钢厚度范围为80-100mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述梯温型双重拉伸试验包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述止裂韧性kca计算公式为：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述梯温型双重拉伸试验的止裂钢试样尺寸为500mm×500mm×t，其中t为止裂钢的板厚。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫旭辉，丁鹏龙，牛佳佳，薛钢，孙磊，高珍鹏，张裕，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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