时间: 2024-12-04 06:49:42 | 作者: 磁粉探伤仪
数字图画相关(DIC)技能是一种根据光学原理，经过核算试件外表变形前后数字散斑图画的灰度矩阵，盯梢核算点的空间方位，然后得到试件外表的位移与应变信息的试验技能。选用DIC技能可完成对试样外表各点的非均匀应变场及其演化的捕获，疲惫裂纹扩展分层行为的试样外表应变的实时监测。
DIC技能已被大范围的使用于疲惫裂纹的研讨，特别是在金属和其他工程资料的研讨中显示出其优势。DIC技能使用于深海潜水器蛋形压力壳模型的疲惫裂纹扩展特性剖析，研讨人员能够具体研讨裂纹扩展的速率和疲惫寿数，这关于评价压力壳的安全运转十分重要。
树立18Ni(250)蛋形压力壳的准确裂纹扩展速率模型，选用新拓三维XTDIC三维全场应变丈量体系，根据数字图画相关DIC技能，剖析疲惫扩展演化特征和扩展速率，为蛋形压壳疲惫损害猜测和安全运转评价供给了参阅。
卵状壳的无模自在液压成形示意图(a)曲率不等的曲面;(b)焊接预制件;(c)无模自在液压成形
为了模仿蛋形壳成形的实践应力，首先将焊接剩余应力施加到预成形件上，在无模自在液压成形后对剩余应力进行从头散布。然后，对水压下的无模自在液压成形模型进行了模仿，得到了在役蛋形壳的应力散布。
因为弯曲应力对裂纹扩展的影响明显，首要重视蛋壳沿旋转轴(x 轴)方向的应力。下图为蛋壳赤道锥在x轴方向上的应力散布云图，压力壳的外外表接受拉应力，内外表接受压应力，不同焊缝的应力不同。
下图为A-B-C-D-E处沿厚度方向的应力值。相同外载荷效果下，外外表最大拉应力为D、714.7 MPa，其次为 C、E，内外表最大压应力为C、D，1335.1 MPa、1103.4 MPa。因为拉应力更简单导致裂纹萌发和扩展，因此在D焊缝处更简单发生疲惫损坏。
规范疲惫试验取得的疲惫性能参数根据穿透裂纹的二维疲惫扩展理论，而蛋壳外表裂纹为非穿透性三维裂纹。
从等效结构和应力场的视点，规划分节压力蛋壳的等效试样，并使用该等效试样进行疲惫裂纹扩展试验，选用三维数字图画相关法(DIC)，丈量疲惫裂纹演化过程，得到裂纹扩展速率。
选用电液伺服疲惫试验机对等效试样进行轴向紧缩疲惫裂纹扩展试验，新拓三维XTDIC三维全场应变丈量剖析体系获取裂纹扩展数据。DIC技能设备位移丈量精度小于0.01 mm，三维DIC技能丈量精度小于30微应变。挑选焦距为50 mm的透镜。DIC设备收集时刻距离为10 s/张。图画分辨率为425 PPI。
疲惫试验完毕后，用新拓三维DIC软件对数据来进行处理，主动核算工程应变。在DIC丈量块中安置虚拟伸量仪，取得伸量仪张量，拟合伸量仪张量-方位曲线，核算裂缝长度a。结合试验机的作业频率和DIC技能设备图画收集的时刻距离，得到疲惫循环次数N。
从DIC软件剖析能够看出，裂纹形比对等效试样的疲惫寿数有明显影响。跟着裂纹形比的增大，裂纹疲惫扩展寿数敏捷安息。
将4种不同形状比下的裂纹扩展速率和应力强度因子幅值制作到同一对数坐标上，一起对非共存扩展速率曲线做处理，得到疲惫裂纹扩展速率随有用应力强度幅值的曲线。
不同裂纹形比(c/a)裂纹的疲惫寿数改变较大，这与等效试件的疲惫试验成果才干。
从下图可看出，当应力强度因子到达18Ni(250)的断裂韧性时，外表裂纹沿外表裂纹方向演化为穿透裂纹，裂纹面向等效试样旁边面延伸。
3 号疲惫裂纹扩展途径。(a)数值核算中沿长度的裂纹扩展途径;(b )数值核算中裂纹沿 深度扩展 途径;(c)试验中裂 纹沿长度 扩展路 径;(d)试验中裂纹沿深度扩展途径
剩余应力沿厚度散布并不均匀。在剩余拉应力的效果下，裂纹沿焊趾向下延伸。跟着裂纹深度的添加，剩余拉应力减小。当应力幅值裂纹顶级的强度因子小于阈值时，裂纹不会扩展，这与等效试样疲惫试验成果才干。
针对蛋形压壳在执役过程中焊缝趾部易发生疲惫裂纹的特色，选用新拓三维XTDIC三全场应变丈量体系，结合疲惫试验机，研讨典型蛋形压壳结构等效试样的裂纹扩展特征。
(1)对蛋状压力壳进行了数值模仿，成果表明在海水外压力和焊接剩余应力的效果下，蛋状压力壳外外表接受拉应力，内外表接受压应力。焊缝D外外表最大拉应力为714.7 MPa。
(2)经过对蛋形压力壳等效试样的试验，得到了不一样的形状比下的裂纹扩展速率曲线。对等效试件的疲惫寿数进行了数值模仿，裂纹扩展途径与试验成果根本才干，说明晰数值模型的正确性。
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