弯管加工断裂理论基础分析
传统强度理论假定材料均质、连续、无缺陷,以构件的工作应力不大于材料的许用应力为强度条件,然而先后发生的不少灾难性事故表明,工程结构中不可避免地存在各种表面缺陷,有些是材料本身就有的;有些是加工、使用过程中在外力作用下演变成的。裂纹是最常见表面缺陷的一种,裂纹的存在,使得裂纹尖端附近的应力场具有奇异性,裂尖上的应力无穷大。因此,传统的结构设计规范无法对含裂纹结构的可靠性做出正确的评价。断裂力学的诞生为我们带来了新的内容,它不再单纯考虑结构内的应力数值,而改用能表征裂纹尖端附近应力场强度的断裂参量来建立断裂准则。因此,它成为含宏观裂纹体在荷载作用下破坏的主要判据,同时也是决定材料在承受疲劳荷载时裂纹扩展速率的重要参考。下面,介绍两种常用的断裂参量。
1. 载荷难度细胞
1920年 Griffth 最先随着合理产品中都存在成千上万小内裂的假设检验提交了杂质延性实际,判定当遭遇外部力量功效时内裂付进商场会形成刚度聚焦状况,当以达到需因素内裂便会扩张情况碎裂。但内裂扩张要求,或以几岁车速情况扩张,同内裂付进商场的刚度场随时想关。在碎裂结构力学性结构会出现之后,一个数学中课结构力学性结构家(如英式的Sneddon)就从数学中课伸缩性结构力学性结构到达,证明怎么写了内裂前缘的刚度:
在这其中,σッ是立式内裂面的内应力食用量,r是测算点至内裂尖端科学的离。
从式(4-1)能够 看得出裂口一流范围的压力场有着r-1/2阶的奇喜欢的人。将公式换算改变后能够 取得:
式(4-2)右高端的常数,定性分析了剪切力场r-1/2阶奇男人聊天长宽的的程度,被又名韧性剪切力场奇男人聊天构造细胞,记为 K.K的的方式和均值,同裂缝的平面图形各种因素(模样,长宽比,匀称的位置,与疆界的间距)和疆界上效应力(效应力长宽及效应的方式)有关的信息。如若这个环境调整出来了,K就取认定值,且与地图坐标框选息息相关。K是力学性中的两个焕然一新的物理性量,它的标准是: 力 x (长度)-3/2
现实的组成部分中的裂口,给出再加使过度的有所不同,可划分为多种类型、: 使过度与裂口面立式伸破裂口,使过度与裂口面直线线滑破裂口,使过度与裂口面直线线撕破裂口,其主要相对应的载荷标准细胞可,如图甲一样4-1一样。现实的过程中其中,I型裂口最有危险也最先见,II和III型裂口的K细胞应该特小,可忽视不计较。
研究刮痕尖端科学付近能力场的基本原理解能否感觉,3个能力净重式一斜个互相的指数计算方式ana,从此能否取到I型刮痕的能力刚度指数计算方式的通用性计算方式:
其中的F为的样子指数公式,对有差异 的刮痕的样子有有差异 的取值。
带裂开样品的拉坏实践意味着,对特定文件而言的,样品时有发生低扯力脆断被破坏时,外部扯力σ.与裂开时间a呈根号反比感情,即:
常数K1c对统一文件总爱不会改变的,相对于有所差异文件,Kic取值有所差异。从上式就可以看出来,当a需要时,若Kic越大,划痕优化所要的临界点值点值力σ就越高;反着的,给定另加力σ,若Kic越大,划痕优化的临界点值点值长宽a就越大。很显然,Kic表现文件拦截划痕优化的意识,是文件反击脆性碎裂毁损意识的两个韧度指标值,常常称呼碎裂韧度。K1是与任务承载力应变、划痕几何等基本参数业内的函数值,当那些环境因素宗合一起,使K1达标临界点值点值值时就是说Kic,于是,Kic也被称呼临界点值点值承载力应变屈服强度分子。因此我们公司就成立起碎裂力学结构的是一个差不多判据:
线延展能力破裂结构磁学的理论体系快速发展壮大虽已臻于不断完善,但它的符合区间偏窄,仅在裂尖可延性区比波浪纹寸尺小有很多的小区间妥协因素下注册成立。对大区间妥协因素,需利用弹可延性破裂基本准则。近两这些年来因为破裂结构磁学理论知识的兴起,幼稚的高防钢不是是建设项目师们的优先选择,反而发挥选则可塑型较佳的材质,这更凸出了弹可延性破裂结构磁学的注重,从而,J积分卡获取了好大的快速发展壮大。
2. J 积分系统
1966年,rice第一方面明确提出了J积分规则兑换卡兑换原则,它避了可以直接求算划痕尖部左右的弹延性材料应力比、应对场,而用J积分规则兑换卡兑换表现划痕尖部应对集中式结构特征的月均物理量。J积分规则兑换卡兑换有多种确定式:围线积分规则兑换卡兑换确定式和电能确定式,在延性材料全量理论与实践陈述下,这多种确定是等效的。
a. 围线集分界定式
在崩裂磁学设计中,要想深入分析裂痕区付进的扯力应力场密度,总能合理利用些许兼有守恒特性的线積分,J積分就兼有一些守恒特性。体现了裂痕顶尖的J積分相对路径及围线積分构成式相应图2-2和式(4-6)。
b. 能量是什么定意式
只能根据J积份换的围线举例是可以证实,在韧性第一阶段,J积份换只是应力能产生率G,即纹裂括展公司的总面积纹裂体所保持的热量,它与K1相互长期存在着式(2-7)的相互关系:
另外,E为回弹性模量,μ为泊松比。这对弹可塑性的材料,J积分系统的正能量的定义式如式(2-8):
产生看得见,J積分能够 一并身为刚性和塑性变形变形剪切力场的难度定性分析,不同J積分打造的脱落法规即弹塑性变形变形脱落法规,如式(2-9):
上面,K系数和J信用卡积分系统就是反映出裂开前沿压力场稀奇技术的断了数学量。K系数是线Q弹断了磁学领域,到目前为止理论知识研究提升以经很熟,在断了考评中能够到广泛的采用。J信用卡积分系统则是弹延展性断了磁学领域,可能其理论知识研究框架严紧、数学积极意义指明而能够到便捷提升。
3. 含疵点管道铺设的不可用综合评价技术性
破裂运动学的诞生为含问题通风管道的不能正常工作划分基准能提供了科学合理的按照,生活美国各州乱纷纷深入推进问题划分基准新方法分析,提交好几回些过程划分基准办法或要求,当中不能正常工作划分基准图新方法最具象征性,并给无数国度的基准所运用。
1976年,国外地方电量局(CEGB)以D-M建模为条件强调了损坏考核评价图凡路FAD(Failure Assessment Diagram),它可用来于种种含瑕疵的结构的考核评价。FAD带有着线弹力裂开和塑性材料失稳的两个判据,以至于又被通称“双判据法”。
没用评比弧度FAC(Failure Assessment Curve)的纵座标为能力抗弯强度细胞因子与断开韧劲之比K,,数字代表节构近乎于线延展性变形断开的的数量,当K,=1时,就是线延展性变形断开判据;横座标为上加负载与失稳负载之比L,,定性分析节构近乎于延展性变形破碎的的数量,当L,=1时,就是延展性变形失稳的判据。FAC如下图右图4-3右图,对於某个含划痕节构,可根据式(4-10)计算的评比点座标,以后把座标拖到FAC上(如下图右图4-3中A点),当A点落在FAC里侧则节构是稳定卫生的,但是,当A点落在FAC外则则节构不一定稳定卫生的,划痕弊病不可容忍,应通过复原错施也许拆卸零件。
以后,EPRI在老R6的FAD地基上,食用J兑换积分规则系统建设工程估测法的数据源,推证出以J兑换积分规则系统理论上为地基的FAD.在EPRI的J兑换积分规则系统FAD的感悟下,CEGB又推新了R6工艺的第2次修编版。第一版R6中系统阐述了形成FAC的四种难易的程度各不相同的取舍工艺,分辨又称取舍1、取舍2和取舍3曲线美。即使是哪几种评判工艺,其FAD都包含了着折断现象和失稳一个判据,所以折断现象性能和限制刚度的统计是形成FAD的首要条件。