厚度与分层耦合效应对X60管线钢断裂韧性的影响

金属学报, 2001, 34(4): 386-390. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2001.04.011

厚度与分层耦合效应对X60管线钢断裂韧性的影响

郭万林 ^1, , 董蕙茹 ^2, , 罗金衡 ^3, , 杨政 ^4, , 路民旭 ^5, , 赵新伟 ^6,

1.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,西安,710049;南京航空航天大学飞机工程系,南京,210016

2.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,西安,710049;空军工程大学工程学院,西安,71043

3.中国石油天然气总公司管材研究中心,西安,710065

4.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,西安,710049

5.中国石油天然气总公司管材研究中心,西安,710065

6.中国石油天然气总公司管材研究中心,西安,710065

基金项目: 中国石油天然气总公司资助项目国家自然科学基金

关键词：试样厚度 , 分层 , 延性断裂 , 三维应力约束 , 塑性 , 管线钢

Effects of Thickness and Delamination on Fracture Toughness of X60 Pipeline Steel

通过对厚度分别为3,6,9,12和15 mm的CT试样的断裂韧性实验和微观断口分析,研究了X60高韧性管线钢的断裂韧性和裂纹扩展阻力曲线的厚度与分层裂纹耦合效应结果表明,分层裂纹与厚度方向的离面应力存在约束互相作用,厚度增加,分层开裂加剧,局部有效厚度并未增加,导致断裂过程中裂纹端部的三维应力约束总是近平面应力的低约束状态,表观断裂韧性不随厚度变化.在有分层裂纹出现时,无法靠增加试样厚度获得材料的平面应变断裂韧性由于分层与厚度的耦合作用与裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位密切相关,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道结构的安全评定并不完全可靠研究还表明,塑性区修正的有效应力强度因子与弹塑性J积分参量在失稳扩展前保持良好的等效性.

参考文献

[1]	Yin S Z. Fracture Damage Theory and Application. Beijing: Tsinghua University Press, 1992:118(尹双增断裂.损伤理论及应用北京:清华大学出版社,1992:118)
[2]	Guo W L. Acta Mech Sol Sin, 1993; 14(Spec.): 1(郭万林.固体力学学报,1993;14(特刊):1)
[3]	Zhao X W, Lu M X, Bai Q Z, Li P Q, Zhou F Q, Luo W H, Liu H F, Wang J. Oil Field Equip, 1999; 28(3): 24(赵新伟,路民旭,白权真,李平全,周方勤,罗文华,刘海峰,王靖石油矿场机械,1999;28(3):24)
[4]	GB 4161-84, Standard Test Method for Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials. 1984(GB 4161-84,金属材料平面应变断裂韧性KIc试验方法1984)
[5]	GB 2038-91, Metallic Meterials--Standard Test Method for JIc, A Measure of Ductile Fracture Toughness. 1991(GB 2038-91,金属材料延性断裂韧度JIc试验方法.1991)

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