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A710

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2024年3月22日发(作者:萨展鹏)

维普资讯

A710钢断裂韧性与再热裂袄扩展量的关联般模 

端未强 

(甘肃省石油化工设计院.兰州730030) 

摘要分析了焊后再热裂纹扩展量与断裂韧 分断裂韧性与裂纹扩展量 的关联数模。 

性的关束。建立了A710钢J积分断裂韧性随裂纹扩 

1钢材断裂韧性与裂纹扩展量的关联数模的建立 

展量Al变化的关联敷模,从而为进一步研究材料 

在断裂韧性实验中,分别对19rma和12.7mra两 

断裂机理,为含损压力客器临界裂纹尺寸提供了较 

种厚度在21"C.一25℃和一50"C 3种温度下的断裂 

为可靠的设计判据。 

韧性进行了测试。实验结果见表l。 

关键调裂纹钢断裂韧性裂纹扩展量敷模 

表l断裂韧性实验值 

符号说明: 

J——J积分断裂韧性.in—Ibs/ ̄f 

n,6——待定系数 

Al——裂纹扩展量,.m 

——

相关系数 

卜温度,℃ 

、 ——

未经线性变换的实验数据 

B——试样厚度,m 

_一实验数据的平均值,in—lbs/ ̄n' 

——

非线性模塑的计算值,in—lbstin2 

压力容器在设计、制造中的缺陷比例很大.如焊 

后再热裂纹等。目前仍是影响压力容器正常运行的难 

题。笔者从蝴大学的研究出发,利用数理统计的 

I.^z—焊缝热髟响医;0G——墟口通过粗晶粒医;F睁—一坡口通过细晶粒区 

硼 墟口通过焊接金■;研——袭垃迅速扩展失鼓 

圈l楔形、空位开裂 

图2断裂韧性R一曲线 

由表l可以看出.对19mm厚钢板WW1。WW4 韧性有显著的增加,这是由于近缝区的粗晶粒中, 

从2l℃~一25℃的断裂韧性J略有增加,对 

晶间腐蚀形成楔形(wedge一 ̄10de)开裂或空位开裂 

12.7m'n厚134、W5钢板。从2l℃--25"C的断裂韧性 (cavitation—rrode).见图l。而基体、焊接金属和粗晶 

J也略有增加。这说明温度对断裂韧性有一定的影 粒区相差不大,为了进一步研究J积分断裂韧性随 

响。此外,厚度从19mm到12.7ram断裂韧性有减少 裂纹扩展量之间的关系,Lehigh大学所作试样WW4 

的趋势。在焊接HAZ内.从粗晶粒到细晶粒的断裂 

的实验数据见图2。 

 

t 

删撼

‘ 

维普资讯

为寻找△n与,之间的内在规律,通过上述实 

验数据,用曲线拟合的方法分析△n与J的相关性, 

并建立关联函数。由于没有经验公式可循.本文根 

据预测的曲线与所选函数图形进行比较,选择图形 

接近的函数试做拟合数模。 

#Include math.h 

#Include stdlib.h 

#inelude c%3/pe.h 

void regress(float .flato ,lfato ,int); 

lfato mean(flnti ,Int),meanl(flato ,in|); 

stcl dec(flato ,int),std decl(flato .int); 

intis in(char,char ),get m ̄(,mid),getch 

(、 d); 

经计算机初步选型并分析计算结果后,下面讨 

论最接近(图3)的关联函数。对试样WW4,关联函数 

可设想为幂函数: 

J=A 血田 (1) int enter data(float ).enI datal(flato ); 

charmenu(, ̄id); 

int is in(eh,s) 

char eh. S. 

对(1)作线性变换、两边取对数得: 

M=lnA+B/n(血) 

程y^=A+&。 

(2) 

令lrd=Y,lnA=A, (△d)=3/-,则可得线性方 

下面用最小二乘法确定关联函数中待定系数 

A,B的值。令第i点实验函数值 与数模计算值 ‘ 

之差为残差蠡,即: 

= —Y‘= 一,(∞) (3) 

while( s)f 

if(eh= s) :um ch; 

else s++ 

使残差平方和为最小,即: 

Q=∑& =m/n 

r 1 

I ̄rtLlITl 0: 

(4) 

2数模拟合与模拟 

对于式(4)可具体写为: 

Q=∑ 。=∑( —A一& ) =rm'n 

【=1 i=】 

原始数据与非线性模型数据拟合效果的优劣, 

(5) 

用相关指数R 来衡量比较可靠。 

上式可看出Q(A,B)是A,B的函数,由多元函 

数求极限条件,A.B满足 下方程使Q最小{ 

△Q/△A= 

 ̄/zxB= 

( —A一凰) =0 

( —A一氏) =0 

(6) 

(7) 

R=1一[∑(Yl一 ) /∑(Yl—i) 】 

【=1 i=1 

(11) 

显然R ≤1,且越接近于1,拟合效果越好。由计 

算结果可以看出,对试样WW4,R =0.997392,非常 

接近于1。 

i 1 

i 1 

由(6)(7)经整理的回归系数B: 

" H 

B=∑( 一i)(Yl一 )/S(∞一 

i=1 z=1 

(8) 

将B代入(6)得: 

A=Y—B (9) 

由于A B的表达式中所有量都可用实验数据 

得出,因此回归直线方程Y—A+&便可确定。代 

回(1)可得关联函数为: 

J:56568.335349 △d。 (1O) 

^●lal 

以下列出部分计算机程序和结果: 

#define h 10O 

#include stdio.h 

图3实验与计算结果比较 

由图3可见,数据与实验曲线拟合效果很好。 

—————————— ... ......— 

维普资讯

塞垒堇 曼萱堡一一一一一一……一一 

一一

.皇螋 丛 

星 

3结论 

7 J.K ̄ ̄mrpl口A L础Be ̄re—BreakAs ̄mentleD.bedhPress ̄ 

数模确定了WW4起始扩展量血和J积分断 

Ve ̄els and Some CimentUmesolv ̄J Int J. Ves&Pip 

iers.1993.43:317 

裂韧性的幂函数关系,其它试样亦可参照此方式得 

8周爱月化工数学北京:化学工业出版杜.1996,67 

出模型。该数模的确定,可大大减少实验工作量,提 

9尹双增断裂、损伤理论及应用北京:清华大学出版社,1992 

高从实验室小试到工业规模的放大倍数,在工业应 

10陈虎工程断裂力学北京:国防工业出版杜,1978 

用中,可用来确定含损压容器与管道(PvP)的临界 

11熊祝华塑性力学,上海:上海科学技术出版社1984 

裂纹尺寸,特别是非贯穿浅裂纹,使其在材料的韧 

12德芝绐弹性力学.上册北京:高等教育出版社.1989 

性条件下工作;也可用来确定临界载荷,实现渗漏 

13何光揄计算机实用指南.甘肃:兰州大学出版社,1989 

前设计.有效防止PvP的脆性断裂。此外,为研究 

/"he Mathematical Come.ted Model ofJ r 

PvP断裂破坏机理提供了理论依据。 

CrackExten ̄on△aYor,4710 

4参考文献 

1 HemAffectedZme andWe!&aemSu1dj朗otxA710Steel Resea ̄hRePot 

10 Ld-,ighUni.Bedalebem,PAWRCBl ̄efn 364 ̄-/ 

ⅨI nⅢ Qiang 

1991:62 

(G ̄su PenDch cal Desi ̄Institute.Lanztx ̄u 730030) 

2 ASIM璐一NsFSymlx; ̄m'n,rxaFatlqueMechanisko ̄Kan霸s 

Abstract:The relationship between fracture toughness J 

City№USAM 一24,1978 

mad crack extension Aa was analysized. tmthenmtical 

3^SMEB &Pres.Ves.Code.1984Ed 叽,Sec幽nⅡ.1984.New 

York.AS№ 

correlated n ̄del for predicting the J integral fracture 

4 C,B ̄heller H t_n m inPress ̄eVessdTechnolc ̄.Trma ofthe 

toughness variation alnog th crack extensino A a vs.J 

A 

Ⅵ阻s determined for further studying the regime of material 

5 D P.Up ̄ke TensiLe c IrautbiliytdAxism'menlcn∞ 

fracture tous ̄mess.Hence.for flawed PvP.it provides 

Vessels.J P .Yes.Teeh.nm女 ∞ofthe'A. ̄CE 1998,1∞:6 

reliable criteria by rr ans of the criticaI crack extension 

6 K PI部 .[v ̄nofac'amng Sut ̄skm andh印ecd∞ofMukil ̄'er 

h∞mVesselsfor h∞m Insmllatkm,Fifth hat Con otx 

Key words:crack;steel;fracture toughness:crack ex— 

Ve*Tech.Vol 2Mat.madMamffactamn ̄9.9t1984 

tensino:mathematical rro:lel o 

器霹零#搏社搏撰零未毫 # 辑; ;£ ; ;是; ; 辱 ; 搏; ; 。 | 

关于举办职业安全麓康管理体系 

注册审核员培调班的预通知 

为加快职业安全健康营理体系( 圆 )国家注册审核员(外审员)的培养,推动我国职业安 

. 0 p r 0r

全健康管理体系认证I作的进一步开展,根据全国职业安全健康管理体系认证指导委办字 

(2002)1号文(对我院开展外审员培训资质认可文件)的要求,我院培训中 将于2002年6月10 

日起逐期举办 圆 外审员培训班。欲参加培训者,请与我们联系。 

联 系 人:王守志赵洁 

咨询报名电话;c 0532)3862479 

(0532)3873832转6401 

中国石化集团安全工程研究院培训中心 

世世《世磷《《口《《《世碟碟世世世《 《 《ES ‘ 0S 《 

p % % 

2024年3月22日发(作者:萨展鹏)

维普资讯

A710钢断裂韧性与再热裂袄扩展量的关联般模 

端未强 

(甘肃省石油化工设计院.兰州730030) 

摘要分析了焊后再热裂纹扩展量与断裂韧 分断裂韧性与裂纹扩展量 的关联数模。 

性的关束。建立了A710钢J积分断裂韧性随裂纹扩 

1钢材断裂韧性与裂纹扩展量的关联数模的建立 

展量Al变化的关联敷模,从而为进一步研究材料 

在断裂韧性实验中,分别对19rma和12.7mra两 

断裂机理,为含损压力客器临界裂纹尺寸提供了较 

种厚度在21"C.一25℃和一50"C 3种温度下的断裂 

为可靠的设计判据。 

韧性进行了测试。实验结果见表l。 

关键调裂纹钢断裂韧性裂纹扩展量敷模 

表l断裂韧性实验值 

符号说明: 

J——J积分断裂韧性.in—Ibs/ ̄f 

n,6——待定系数 

Al——裂纹扩展量,.m 

——

相关系数 

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、 ——

未经线性变换的实验数据 

B——试样厚度,m 

_一实验数据的平均值,in—lbs/ ̄n' 

——

非线性模塑的计算值,in—lbstin2 

压力容器在设计、制造中的缺陷比例很大.如焊 

后再热裂纹等。目前仍是影响压力容器正常运行的难 

题。笔者从蝴大学的研究出发,利用数理统计的 

I.^z—焊缝热髟响医;0G——墟口通过粗晶粒医;F睁—一坡口通过细晶粒区 

硼 墟口通过焊接金■;研——袭垃迅速扩展失鼓 

圈l楔形、空位开裂 

图2断裂韧性R一曲线 

由表l可以看出.对19mm厚钢板WW1。WW4 韧性有显著的增加,这是由于近缝区的粗晶粒中, 

从2l℃~一25℃的断裂韧性J略有增加,对 

晶间腐蚀形成楔形(wedge一 ̄10de)开裂或空位开裂 

12.7m'n厚134、W5钢板。从2l℃--25"C的断裂韧性 (cavitation—rrode).见图l。而基体、焊接金属和粗晶 

J也略有增加。这说明温度对断裂韧性有一定的影 粒区相差不大,为了进一步研究J积分断裂韧性随 

响。此外,厚度从19mm到12.7ram断裂韧性有减少 裂纹扩展量之间的关系,Lehigh大学所作试样WW4 

的趋势。在焊接HAZ内.从粗晶粒到细晶粒的断裂 

的实验数据见图2。 

 

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验数据,用曲线拟合的方法分析△n与J的相关性, 

并建立关联函数。由于没有经验公式可循.本文根 

据预测的曲线与所选函数图形进行比较,选择图形 

接近的函数试做拟合数模。 

#Include math.h 

#Include stdlib.h 

#inelude c%3/pe.h 

void regress(float .flato ,lfato ,int); 

lfato mean(flnti ,Int),meanl(flato ,in|); 

stcl dec(flato ,int),std decl(flato .int); 

intis in(char,char ),get m ̄(,mid),getch 

(、 d); 

经计算机初步选型并分析计算结果后,下面讨 

论最接近(图3)的关联函数。对试样WW4,关联函数 

可设想为幂函数: 

J=A 血田 (1) int enter data(float ).enI datal(flato ); 

charmenu(, ̄id); 

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对(1)作线性变换、两边取对数得: 

M=lnA+B/n(血) 

程y^=A+&。 

(2) 

令lrd=Y,lnA=A, (△d)=3/-,则可得线性方 

下面用最小二乘法确定关联函数中待定系数 

A,B的值。令第i点实验函数值 与数模计算值 ‘ 

之差为残差蠡,即: 

= —Y‘= 一,(∞) (3) 

while( s)f 

if(eh= s) :um ch; 

else s++ 

使残差平方和为最小,即: 

Q=∑& =m/n 

r 1 

I ̄rtLlITl 0: 

(4) 

2数模拟合与模拟 

对于式(4)可具体写为: 

Q=∑ 。=∑( —A一& ) =rm'n 

【=1 i=】 

原始数据与非线性模型数据拟合效果的优劣, 

(5) 

用相关指数R 来衡量比较可靠。 

上式可看出Q(A,B)是A,B的函数,由多元函 

数求极限条件,A.B满足 下方程使Q最小{ 

△Q/△A= 

 ̄/zxB= 

( —A一凰) =0 

( —A一氏) =0 

(6) 

(7) 

R=1一[∑(Yl一 ) /∑(Yl—i) 】 

【=1 i=1 

(11) 

显然R ≤1,且越接近于1,拟合效果越好。由计 

算结果可以看出,对试样WW4,R =0.997392,非常 

接近于1。 

i 1 

i 1 

由(6)(7)经整理的回归系数B: 

" H 

B=∑( 一i)(Yl一 )/S(∞一 

i=1 z=1 

(8) 

将B代入(6)得: 

A=Y—B (9) 

由于A B的表达式中所有量都可用实验数据 

得出,因此回归直线方程Y—A+&便可确定。代 

回(1)可得关联函数为: 

J:56568.335349 △d。 (1O) 

^●lal 

以下列出部分计算机程序和结果: 

#define h 10O 

#include stdio.h 

图3实验与计算结果比较 

由图3可见,数据与实验曲线拟合效果很好。 

—————————— ... ......— 

维普资讯

塞垒堇 曼萱堡一一一一一一……一一 

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3结论 

7 J.K ̄ ̄mrpl口A L础Be ̄re—BreakAs ̄mentleD.bedhPress ̄ 

数模确定了WW4起始扩展量血和J积分断 

Ve ̄els and Some CimentUmesolv ̄J Int J. Ves&Pip 

iers.1993.43:317 

裂韧性的幂函数关系,其它试样亦可参照此方式得 

8周爱月化工数学北京:化学工业出版杜.1996,67 

出模型。该数模的确定,可大大减少实验工作量,提 

9尹双增断裂、损伤理论及应用北京:清华大学出版社,1992 

高从实验室小试到工业规模的放大倍数,在工业应 

10陈虎工程断裂力学北京:国防工业出版杜,1978 

用中,可用来确定含损压容器与管道(PvP)的临界 

11熊祝华塑性力学,上海:上海科学技术出版社1984 

裂纹尺寸,特别是非贯穿浅裂纹,使其在材料的韧 

12德芝绐弹性力学.上册北京:高等教育出版社.1989 

性条件下工作;也可用来确定临界载荷,实现渗漏 

13何光揄计算机实用指南.甘肃:兰州大学出版社,1989 

前设计.有效防止PvP的脆性断裂。此外,为研究 

/"he Mathematical Come.ted Model ofJ r 

PvP断裂破坏机理提供了理论依据。 

CrackExten ̄on△aYor,4710 

4参考文献 

1 HemAffectedZme andWe!&aemSu1dj朗otxA710Steel Resea ̄hRePot 

10 Ld-,ighUni.Bedalebem,PAWRCBl ̄efn 364 ̄-/ 

ⅨI nⅢ Qiang 

1991:62 

(G ̄su PenDch cal Desi ̄Institute.Lanztx ̄u 730030) 

2 ASIM璐一NsFSymlx; ̄m'n,rxaFatlqueMechanisko ̄Kan霸s 

Abstract:The relationship between fracture toughness J 

City№USAM 一24,1978 

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3^SMEB &Pres.Ves.Code.1984Ed 叽,Sec幽nⅡ.1984.New 

York.AS№ 

correlated n ̄del for predicting the J integral fracture 

4 C,B ̄heller H t_n m inPress ̄eVessdTechnolc ̄.Trma ofthe 

toughness variation alnog th crack extensino A a vs.J 

A 

Ⅵ阻s determined for further studying the regime of material 

5 D P.Up ̄ke TensiLe c IrautbiliytdAxism'menlcn∞ 

fracture tous ̄mess.Hence.for flawed PvP.it provides 

Vessels.J P .Yes.Teeh.nm女 ∞ofthe'A. ̄CE 1998,1∞:6 

reliable criteria by rr ans of the criticaI crack extension 

6 K PI部 .[v ̄nofac'amng Sut ̄skm andh印ecd∞ofMukil ̄'er 

h∞mVesselsfor h∞m Insmllatkm,Fifth hat Con otx 

Key words:crack;steel;fracture toughness:crack ex— 

Ve*Tech.Vol 2Mat.madMamffactamn ̄9.9t1984 

tensino:mathematical rro:lel o 

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关于举办职业安全麓康管理体系 

注册审核员培调班的预通知 

为加快职业安全健康营理体系( 圆 )国家注册审核员(外审员)的培养,推动我国职业安 

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全健康管理体系认证I作的进一步开展,根据全国职业安全健康管理体系认证指导委办字 

(2002)1号文(对我院开展外审员培训资质认可文件)的要求,我院培训中 将于2002年6月10 

日起逐期举办 圆 外审员培训班。欲参加培训者,请与我们联系。 

联 系 人:王守志赵洁 

咨询报名电话;c 0532)3862479 

(0532)3873832转6401 

中国石化集团安全工程研究院培训中心 

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