铸铁与Q235钢阻裂行为及海水浸泡影响的宏细观分析--《青岛理工大学》2011年硕士论文
铸铁与Q235钢阻裂行为及海水浸泡影响的宏细观分析
【摘要】：广泛应用于机械与设施中的工程金属材料，通常在制造与使用过程中，都会或多或少的存在着缺陷，如气孔与微裂纹等等。由于这些缺陷的客观存在，使材料的实际强度大大低于无损材料理论模型的强度，而断裂力学是研究材料失效与裂纹扩展的固体力学重要分支。研究常用金属材料断裂的机理及其规律，提高金属材料的强度韧性，防止和减少工程构件的断裂，能显著减少经济上的损失，避免断裂灾害的发生。本文通过微细观察与断裂指标分析，研究了铸铁与Q235钢两种典型材料的断裂失效行为；其主要研究内容如下。
1.采用SEM扫描电镜原位拉伸实验设备，观察铸铁的微细观断口形貌与断裂行为。
2.为更全面的了解带切口的铸铁结构的裂纹扩展行为，探讨不同切口试样最大承载力的计算方法，对短期浸泡海水的与未浸泡海水的铸铁试件进行拉伸加载实验，然后对应力强度因子值做了计算，进而结合双K断裂准则计算了铸铁结构的最大承载力，并与实验值做了对比。
3.对不同尺寸带切口的Q235钢及短期海水浸泡的试件，进行三点弯曲加载实验，研究在不同情况下该材料的断裂行为及承载能力的变化，以探讨应力加载与海水腐蚀联合作用对其承载力的影响规律。
4.为探讨含缺陷Q235钢的应力强度因子的计算，利用ABAQUS有限元软件对带切口的三点弯曲梁进行数值模拟，得到了Q235钢试件的应力强度因子，与实验值进行了对比分析。
【关键词】：
【学位授予单位】：青岛理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：O346.1【目录】：
摘要7-8Abstract8-9第一章 绪论9-15 1.1 断裂力学的产生与发展9-10 1.2 金属断裂力学的研究概况10-12 1.3 金属材料海水腐蚀的研究进展12-13 1.4 本文的研究内容与意义13-15第二章 铸铁拉伸的细观断裂分析15-27 2.1 扫描电镜与拉伸试件15-17 2.2 铸铁试件的 SEM 实验现象与分析17-23 2.3 铸铁试件的短期海水浸泡对失效行为的影响23-26 2.4 小结26-27第三章 带切口铸铁试件的断裂强度27-36 3.1 试件制备与实验过程27-28 3.2 应力强度因子的计算及分析28-32 3.3 承载力理论值计算及其与实验值的对比32-35 3.4 小结35-36第四章 Q235 钢断裂特性及海水短期浸泡的影响36-47 4.1 试件与加载实验36-38 4.2 裂纹端部应力强度因子的计算38-40 4.3 短期海水浸泡后试件的实验分析40-43
4.3.1 短期海水浸泡试件的韧度参数及载荷位移曲线分析40-42
4.3.2 短期浸泡海水试件电测实验分析42-43 4.4 试件加载后短期浸泡海水再加载的测试分析43-46
4.4.1 先加载后浸泡试件载荷与加载点位移的关系43-44
4.4.2 先加载后浸泡海水的试件断裂韧度值44-46
4.4.3 浸泡海水前后同一试件载荷与位移对比46 4.5 结论46-47第五章 含缺口低碳钢三点弯曲梁的有限元模拟47-54 5.1 ABAQUS 模拟裂纹的几种方法47-48 5.2 应力强度因子的有限元计算方法48-49 5.3 建立模型49-52
5.3.1 几何模型的建立49
5.3.2 网格的划分49-50
5.3.3 Interaction 模块与分析步模块50-52
5.3.4 载荷与边界条件52 5.4 实验结果分析52-53 5.5 小结53-54第六章 总结与展望54-55参考文献55-60攻读硕士学位期间科研工作60-61致谢61
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20#指的是含碳量0.2％。后面加各b表示的是质量等级。由a到d，质量越来越高。价钱当然是q235b贵一些。
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Q235与Q345的主要区别是强度不同:Q235的屈服强度下限为235MPa,Q345的屈服强度下限为345MPa（Q的意义为汉字的&屈&字，后面的数值代表屈服强度下限） 2、二者合金含量不同：Q235为普通碳钢，Q345为低合金钢　　　Q235是碳素结构钢,与旧标准GB700-79牌号对照A3、C3Q345是低合金结构钢，与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn 16MnRE、18Nb、14MnNb至于性能和应用，太多了，Q235--金属结构件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓螺母、套筒、轴及焊接件Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构
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