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钢结构防动载断裂设计准则及Hopkinson压杆的设计

张雷  
【摘要】: 通过对907A钢焊缝金属试样的拉伸试验与断裂行为的有限元模拟分析,认为焊缝金属的性能可代表焊接接头性能。 探讨了结构钢平面应变断裂、弹—塑性断裂与全塑性断裂特征区的界限划分问题。按照“既考虑防断又考虑成本”的原则构建了907A钢及焊接接头的断裂特征分析图(FCAM)。 探讨了传统断裂设计准则的局限性,指出实际结构的断裂行为是结构的受载速率、截面尺寸、裂纹韧性、环境温度等因素共同作用的结果。 以907A钢的断裂特征分析图(FCAM)为基础,提出了一个钢结构防动载断裂设计准则(BTM)。应用该准则对桥梁钢16Mnq进行了选材,经与英国桥梁规范得出的结论比较,获得了满意的结果。 应用材料的本构方程:σ_(yd)=σ_s[1+(ε/r)~m][αexp(-βT)],构建了结构钢lnK_(ld)与lnσ_(yd)关系图,应用该图对K=10~5MPam~(1/2)/s条件下的907A钢24mm厚板进行了安全分析,其结论与断裂特征分析图(FCAM)吻合较好。 应用参数K_(lc)/σ_(ys)(K_(ld)/σ_(yd))构建了结构钢比值极限图和临界尺寸与韧性水平关系图。 在本文的第二部分,从材质和尺寸两个方面对Hopkinson压杆进行了设计。


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