35#钢管断裂韧性分散性规律的研究
随着概率断裂力学工程应用在
35#钢管行业的逐步深入，材料断裂韧性分散性问题，已成为影响含缺陷结构概率安全评定的关键因素之一。合理解决材料断裂韧性分散性是一个十分复杂的问题。一方面由于冶金过程等方面的偏差，造成材料断裂韧性的分散性；另一方面由于试样几何尺寸、裂纹长度测量等试验误差，亦会导致测试结果的不确定性，还有不同测试规范和标准对测试数据的处理也会导致测试结果的不确定性。若缺陷位于焊接部位，影响因素将更加复杂。除上述原因外，还会有诸如焊接上艺、焊材、以及不同操作人员及焊后热处理等因素导致断裂韧性测试结果分散性更加严重。尽管分析和解决其分散性问题如此复杂，十分困难，然而，在对含缺陷焊接结构(尤其是工业锅炉、压力容器和管道)进行安全评定时，重点就是焊接接头区而不是母材。如何处理断裂韧性的分散性问题已成为工程界不可回避的问题，也是概率安全评定应解决的基本问题之—。
对
35#钢管断裂韧性分散性规律的研究，在理论和实践上均已取得较大进展。Wallin分别根据Weibuli统计模型和微结构分析模型，推得基于断裂韧性尺I(单位：MN·m-3/2)失效准则的累积失效概率并从理论上得到Kl服从形状参数m：为4的Weibull分布，同时指出m1不等于4是由于测试数据不够而造成的，并且认为延性撕裂和材料非均匀性对分散性只具有较轻微的影响。这一理论建立在裂尖小范围有效体积基础上。Slatcher将裂尖等效为多个单元的串联模型，推导出基寸：断裂韧性，J(单位：N/inlTl)失效准则的累积失效概率式中，a=B中，B为试样宽度，中为常数；B=2。这一理沦基于如下假设：1)裂纹体能被分成若干单元，任一单元的失效意味着整体失效，各单元强度彼此独立且同分布。2)第一个失效单元的应力和应变与裂尖应力场强度，J和该单元到裂尖的垂直距离r有关，仅由r/J确定。3)第一个失效单元必须位于r和O定义的区域内(r，O为该单元的柱坐标)对任何O均有Jg(O)≤r≤Jh(O)。g(O)和h(O))为o的函数，分别为该区域的内、外界限。由式(5．2)可知，理论上断裂韧性/服从形状参数为2的双参数威布尔分布。对充分小的试验数据集，式(5.2)比对数正态分布和威布尔分布能更好地描述断裂韧性的分布规律。Neville提出了另一种描述
35#钢管分散性规律的研究断裂韧性分布的模型，该模型不用作任何假设和近似处理。由断裂韧性构成一个样本u，样本u中的子样ui由g2，J2或K1确定，g2，J2或K1分别由CTOD、JIC和Kic的测试数据计算得到。累积失效概率由如下双参数分布函数表达式中，a，b为分布参数。Neville将该模型分别对几组断裂韧性的测试数据进行了分析，结果表明该模型应用方便，与实测数据分布吻合较好，并略偏保守。Hauge和Thualow分别采用Weibull分布、Log—Normal分布、Slather模型以及Neville模型，对两组CTOD数据(86个母材和16个焊材)进行了统计分析，其主要结论如下：1)两组CTOD数据并非服从形状参数为2的Weibull分布(或Slather模型)；双参数Weibull分布、Log—Normal分布和Neville分布都适宜拟合这些数据。2)90%置信限的中位期望值可较好地由I．og—Normal分布得到；对于只有三个子样时，能较好地等效于三个值十取最小值的方法；对大子样，Log—Normal吻合更好。3)对于小子样，Log—Normal分布提供最为可靠的估计，Weibull分布和Neville模型在于样为3和5时由于数据不够，难以估计分布参数值。4)数值模拟结果及拟合结果均表明Log—Normal分布无论对太子样还是小于样，拟合精度足够，不是特别保守。
文章来源：http://www.35wufengguan.com
