[发明专利]一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法

说明书

一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法，测试结构材料在不同应变率下的真实应力σ_true‑应变ε_true关系曲线及准静态屈服强度σ_y、测试结构材料在不同加载速率下的动态断裂韧性K_Id及准静态断裂韧性K_IC；拟合构建结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率之间的关系式，等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系式，动态断裂韧性K_Id与加载速率之间的关系式；获得含裂纹结构裂尖节点应力强度因子K_I、等效应变ε_eq时程变化曲线，裂尖节点加载速率应变率时程变化曲线；计算不同时刻的断裂比K_r和载荷比L_r、构建动态失效评定图，计算得到的(L_r、K_r)作为评定点与失效评定曲线进行比较。本发明的优点在于：引入动态载荷作用下裂尖位置处材料承受的应变率和加载速率影响，实现含裂纹类缺陷结构的动态断裂失效评定。

技术领域

本发明涉及安全工程技术领域，具体涉及一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法。

背景技术

裂纹是一种危害性极大的缺陷，由其导致的设备事故占有较大比例。然而，如果为了保证安全，一味地将含裂纹类缺陷的设备进行返修或报废，将会造成巨大的资源浪费。为此，需要对设备上存在的裂纹类缺陷进行分析评定，消除潜在危险的缺陷，保留安全没有威胁的缺陷，从而达到既保证安全，又减少经济损失的目的。

1.对于含裂纹类缺陷结构的断裂失效评定，目前国际上普遍采用失效评定图(FAD)的方法，参见英国R6、我国GB/T 19624等标准。该方法同时考虑了弹塑性断裂和塑性破坏两个失效准则，是兼顾安全可靠性和适用性的方法。然而，该方法也存在不足之处，如在进行断裂失效评定时只考虑了结构承受静态载荷的情况，未涉及动态载荷作用下裂尖位置处材料承受的应变率和加载速率影响，因而不能对含裂纹类缺陷结构在动态载荷作用下的断裂失效进行合理和准确地评定。

发明内容

本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法，包括以下步骤：

S1、测试结构材料准静态屈服强度σ_y和准静态断裂韧性K_IC；根据待评定结构承受的动态载荷，测试结构材料在不同应变率下的真实应力σ_true-应变ε_true关系曲线，测试结构材料在不同加载速率下的动态断裂韧性K_Id；

S2、拟合构建结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率的函数关系表达式拟合构建结构材料等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系表达式拟合构建结构材料动态断裂韧性K_Id与加载速率之间的函数关系表达式

S3、确定待评定结构的几何尺寸、边界条件、裂纹参数，根据步骤S2中获得的材料等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系表达式，建立含裂纹结构的有限元模型，获得裂尖节点应力强度因子K_I、等效应变ε_eq的时程变化曲线；

S4、对步骤S3中的裂尖节点应力强度因子K_I和等效应变ε_eq分别进行时间求导得到裂尖节点加载速率和等效应变率的时程变化曲线；