《表征小尺寸構件斷裂性能的楔入法研究》是依託西南交通大學，由包陳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：表征小尺寸構件斷裂性能的楔入法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：包陳
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著薄板、薄壁管件以及貴重金屬零部件在航空航天、核反應堆、化工等工程領域的廣泛套用，使得特徵尺寸在幾毫米的小尺寸構件的斷裂性能測試需求日益凸顯。然而，傳統的緊湊拉伸和三點彎曲試驗因其各自的局限而無法直接用於該類含裂紋小尺寸構件的斷裂性能測試，目前也無其他的有效技術方案。本申請項目擬開展表征小尺寸構件斷裂性能的楔入法研究，通過新的試樣構形設計並配合楔入式載入達到試樣小型化的目的，建立對應於新設計試樣構形和楔入式載入的斷裂性能表征參量的理論表達式，發展用於構件楔入式斷裂載入中的實時裂紋長度預測的柔度法和載荷分離法測試體系，進而實現對毫米級小尺寸構件斷裂性能的表征。為驗證楔入法的有效性，選用若干典型工程材料開展同傳統緊湊拉伸法和三點彎曲法的比對實驗。研究成果對於核反應堆、飛機以及化工設備結構部件的斷裂性能評定及其壽命評估具有重要意義，有利於推動實驗力學在結構完整性評定中套用。
結題摘要
本項目受資助以來共發表論文17篇（已發表論文16篇，錄用論文1篇），其中SCI收錄論文為6篇，EI收錄和EI源刊物錄用論文為7篇，申請國家發明專利和實用新型專利各2項，其中授權國家發明專利1項，授權實用新型專利2項。主要工作包括： （1）開發了用於小型構件和貴重金屬斷裂性能測試的小尺寸CIET和COEP試樣，以及相應的載入系統。 （2）基於有限元分析和柔度測試理論建立了CIET、COEP兩類試樣的裂紋長度、應力強度因子的計算公式。基於彈塑性有限元分析，提出了CIET試樣J積分的理論表達式和塑性因子表達式。 （3）基於載荷分離理論，建立了適用於CIET試樣的延性斷裂韌性測試的單試樣規則化法，並實現了多種工程材料的J阻力曲線測定。 （4）基於K-T 、J-Q-M和J-A2-M約束斷裂理論，對CIET試樣的的裂尖約束效應進行了細緻的分析。基於引入T應力的閉合效應修正，實現了CIET試樣同傳統CT試樣疲勞裂紋擴展曲線的統一。基於J-Q-M和J-A2-M理論，實現了CIET試樣J阻力曲線的約束修正。 （5）根據塑性應變能耗散原理，建立了考慮試樣構形和載入比影響的疲勞裂紋擴展行為理論預測模型，並基於低周疲勞性能成功實現了CT試樣和CIET試樣不同載入比下的疲勞裂紋擴展曲線預測。 （6）採用COEP試樣完成了幾類典型工程材料的疲勞裂紋擴展行為試驗，獲得了相應的疲勞裂紋擴展規律。
