【摘 要】
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核电焊接结构在加工过程中产生的塑性硬化会引起材料局部区域力学性能的改变,而准确的材料力学性能对焊接结构完整性的评价具有重要意义。针对传统拉伸试验难以获取焊接材料区域精确的力学性能,鉴于焊接接头局部复杂的力学不均匀状态在实验室中难以模拟,本文将核电焊接结构在制造加工过程中的塑性硬化简化为材料不同程度的预拉伸变形,提出了一种连续压入过程分析和弹塑性有限元反演分析相结合的材料力学性能获取方法,有效表征不
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目, 在役核电焊接结构裂尖微观区域环境致裂扩展驱动力演化规律及定量表征(52075434); 陕西省重点研发计划国际科技合作计划项目, 焊接接头材料力学性能微/纳压痕实验标定方法研究(2021KW-36); 国家自然科学基金委员会与英国皇家学会国际合作与交流项目, 核电重要结构材料环境致裂裂尖微观驱动
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核电焊接结构在加工过程中产生的塑性硬化会引起材料局部区域力学性能的改变,而准确的材料力学性能对焊接结构完整性的评价具有重要意义。针对传统拉伸试验难以获取焊接材料区域精确的力学性能,鉴于焊接接头局部复杂的力学不均匀状态在实验室中难以模拟,本文将核电焊接结构在制造加工过程中的塑性硬化简化为材料不同程度的预拉伸变形,提出了一种连续压入过程分析和弹塑性有限元反演分析相结合的材料力学性能获取方法,有效表征不同预拉伸率材料的力学参量,并应用于核电异种金属焊接接头不均匀材料局部微区的力学性能检测。本文的主要研究内容如下:(1)针对压入试验过程中材料的压入变形情况以及压痕区域的“堆积/沉陷”现象,在载荷-深度曲线中的压痕信息量与材料真实力学响应关联性的详细分析基础上,借助线硬化本构关系表征相关材料的塑性力学参量。(2)在压入试验系统中对不同预拉伸率下的304奥氏体不锈钢进行连续球形压入测试,比较分析其宏观压痕形貌,结合载荷-深度曲线识别材料在不同预拉伸变形情况下的压痕响应参数对其塑性阶段的力学变化进行有效表征,并与拉伸试验结果进行验证。(3)利用ABAQUS有限元软件建立了连续球形压入的三维有限元反演模型,通过分析不同预拉伸变形情况下被测材料的压痕响应变化,研究塑性硬化对压痕区域堆积量及材料力学性能变化的影响,并结合线硬化本构关系表征不同预拉伸率下材料的力学参量变化。(4)以核电压力容器一回路安全端异种金属焊接接头为研究对象,通过对焊接熔合线附近局部区域进行连续球形压入测试,得到了距离焊接熔合线不同位置处的不均匀材料力学参数变化规律。
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