Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИИ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР ВЯЗКОХРУПКОГО ПЕРЕХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ ТОРМОЖЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МКЭ

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-2-46-55

Полный текст:

Аннотация

При обосновании применимости сталей для изготовления конструкций, работающих при низких температурах, широко используют различные методики контроля температур вязкохрупкого перехода. Наиболее физически обоснованной, но и трудоемкой является методика определения температуры торможения хрупкого разрушения Ta при испытаниях крупногабаритных образцов-пластин. В связи с этим возникает задача обоснования возможности оценки температуры Ta по результатам более простых испытаний, применяющихся при сертификационных испытаниях листового проката низколегированных сталей. К их числу относятся испытания для определения «температуры нулевой пластичности» (NDT), а также температурных зависимостей вида излома (при статическом изгибе — температура Tкб, при ударном изгибе — температура DWTT). На основе численного моделирования МКЭ процесса распространения трещины в образце при определении NDT установлено, что полученная в эксперименте температура соответствует конкретному значению критического коэффициента интенсивности напряжений при торможении трещины в условиях плоской деформации — K1a. Это значение пропорционально пределу текучести материала при данной температуре σY. На основании результатов предшествующей работы авторов, связывающих температуру Ta с величинами K1a, σY при данной температуре и толщиной листового проката t, предложено корреляционное соотношение температур NDT и Ta, учитывающее толщину материала и его предел текучести. Для связи вида излома проб натурной толщины проката с температурой торможения трещины (Tкб) выполнено численное моделирование распространения разрушения в образце с тупым надрезом. Методика моделирования заключается в назначении условий хрупкого и вязкого разрушений, выполняемых в объеме элемента типа solid фиксированного размера. Показано, что вид излома пробы, нагружаемой изгибом в условиях полномасштабной текучести, трактуемый как отношение количеств элементов, «разрушившихся» по хрупкому механизму, к общему количеству элементов в плоскости разрушения, действительно коррелирует с условием торможения трещины в широкой пластине, нагружаемой растяжением в номинально упругой области. Прогнозируется, что температура Tкб, определяемая как соответствующая 70 % вязкой составляющей в изломе, лежит существенно ниже температуры Ta.

Об авторах

А. В. Ильин
НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»
Россия

Алексей Витальевич Ильин

Санкт-Петербург


Д. М. Артемьев
НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»
Россия

Дмитрий Михайлович Артемьев

Санкт-Петербург


В. Ю. Филин
НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»
Россия

Владимир Юрьевич Филин

Санкт-Петербург


Список литературы

1. ASTM E 208-06 (2012). Standard Test Method for Conducting Drop-Weight Test to Determine Nil Ductility Transition Temperature of Ferritic Steels.

2. ASTM E 436-03 (2014). Standard Test Method for Drop-Weight Tear Tests of Ferritic Steels.

3. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. — СПб.: РМРС, 2014.

4. Правила классификации и постройки морских судов. — СПб.: РМРС, 2016.

5. Ильин А. В., Артемьев Д. М., Филин В. Ю. Моделирование МКЭ распространения и торможения хрупкого разрушения в пластинах с исходной трещиной при варьировании их толщины / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 1. С. 56 – 65.

6. BS 7910 Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. British standard. 2005. — 297 p.

7. А. с. 1667494 СССР. Способ определения температуры остановки хрупкой трещины / Г. И. Данилов, А. О. Соколов, В. П. Леонов — 4674178/28; заявл. 13.02.89; опубл. 01.04.91.

8. Филин В. Ю., Мотовилина Г. Д., Глибенко О. В. Особенности разрушения высокопрочной свариваемой конструкционной стали для арктического применения при температурах, близких к температуре нулевой пластичности / Деформация и разрушение материалов. 2015. № 4. С. 42 – 48.

9. Pussegoda L. N., Malik L. and Morrison J. Measurement of Crack Arrest Fracture Toughness of a Ship Steel Plate / J. of Testing & Evaluation. 1998. Vol. 26. P. 187 – 197.

10. Crosley P. B. and Ripling E. J. A Quality Control Test for Selecting Materials to Arrest Fast-Running, Full-Thickness Cracks / Journal of Testing and Evaluation. 1990. Vol. 18. N 6. P. 396 – 400.

11. Евенко В. И., Башаев В. К., Ильин А. В., Леонов В. П., Филин В. Ю. Проблемы аттестации и расчетного обоснования требований к сварным соединениям высокопрочных стальных конструкций для работы на шельфе Арктики / Вопросы материаловедения. 2009. № 3(59). С. 242 – 262.

12. Качанов Л. М. Основы теории пластичности. — М.: Наука, 1969. — 420 с.

13. Thaulow C., Ostby E., Nyhus B., Zhang Zh., Skallerud B. Constraint correction of high strength steel. Selection of test specimens and application of direct calculations / Eng. Fract. Mech. 2004. Vol. 71. P. 2417 – 2433.


Для цитирования:


Ильин А.В., Артемьев Д.М., Филин В.Ю. АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИИ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР ВЯЗКОХРУПКОГО ПЕРЕХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ ТОРМОЖЕНИЯ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МКЭ. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018;84(2):46-55. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-2-46-55

For citation:


Ilyin A.V., Artemiev D.M., Filin V.Y. ESTIMATION OF CRITICAL TEMPERATURES OF BRITTLE-DUCTILE TRANSITION AND BRITTLE FRACTURE ARREST CORRELATION BASED ON FINITE ELEMENT MODELLING. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2018;84(2):46-55. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-2-46-55

Просмотров: 184


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)