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
‘
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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。
—————————— ... ......—
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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
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2024年3月22日发(作者:萨展鹏)
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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
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——
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未经线性变换的实验数据
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_一实验数据的平均值,in—lbs/ ̄n'
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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
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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,
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#Include math.h
#Include stdlib.h
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lfato mean(flnti ,Int),meanl(flato ,in|);
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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 );
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对(1)作线性变换、两边取对数得:
M=lnA+B/n(血)
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(2)
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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)
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使残差平方和为最小,即:
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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
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(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
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由(6)(7)经整理的回归系数B:
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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
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11熊祝华塑性力学,上海:上海科学技术出版社1984
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12德芝绐弹性力学.上册北京:高等教育出版社.1989
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13何光揄计算机实用指南.甘肃:兰州大学出版社,1989
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1991:62
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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。
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