蠕变监测及性能检测新技术(spt).pptVIP

- * - 断裂形态转变温度(脆性转变温度）FATT50的确定 断裂形态的转变温度是材料韧性的一个重要指标。 为了保证设备运转在韧性的范围内， 其工作温度一定要高于其断裂形态转变温度FATT50。例如汽轮机的转轴，需要在FATT50温度之上才带负荷运行。通常的断裂形态转变温度FATT50是用冲击试验来进行的， 即Charpy-V试验。 - * - 断裂形态转变温度FATT50的确定 当试件的尺寸变小时，其韧性增加， 断裂形态转变温度向左轴转移。SPT试验的断裂形态转变温度TSP比标准的FATT50低很多。 Charpy-V试验，50%尺寸Charpy-V试验以及SPT试验的温度—能量曲线 - * - 断裂形态转变温度FATT50的确定 电站常用材料SPT试验的断裂形态转变温度TSP与标准的FATT50的关系（EPRI） - * - 平面应变断裂韧性KⅠC的确定 KⅠC是对应于含裂纹构件在静载作用下裂纹开始失稳扩展时的KⅠ值，即KⅠ的临界值，它是材料在三向拉伸状态下的裂纹扩展抗力，称为材料的平面应变断裂韧性。常用于直接测量KⅠC的试样有紧凑拉伸试样和三点弯曲试样。由于需要满足平面应变条件，韧性越高，试样尺寸越大。 根据SPT试验结果确定断裂韧性的方法有三种, 前两种为试验法，后一种为解析法。 - * - A、两步法确定断裂韧性 KIc 第一步进行不同温度下的SPT试验，测定其断裂形态转变温度TSP。然后根据TSP与标准的FATT的转换关系，确定FATT50。 第二步根据FATT50和断裂韧性KIc 的转换关系，确定KIc。 - * - A、两步法确定断裂韧性 KIc SPT试验的TSP与标准FATT的关系 FATT与断裂韧性KIC的转换关系 - * - B、确定断裂韧性 KIc的经验公式 日本原子能研究院提出根据SPT试验的断裂应变和断裂应力，分别建立其与JIc 和KIc 的经验转换关系。 对应韧性断裂， ，其中 ，h0和hf 分别为试件的初始厚度和断裂时的厚度 。 对应脆性断裂， ，式中C 为试验确定的材料常数，而 则是断裂应力。 - * - B、确定断裂韧性 KIc的经验公式 日本原子能研究院的方法获得的JIC值与标准试件的JIC值的比较 - * - C、EPRI确定断裂韧性 KIc的解析方法 试验方法需要进行大量的试验，且经验公式的常数往往是与材料有关的。建立一个标定公式需做大量的试验工作。而且，由于经验公式的常数是由回归统计确定，因此对每一个应用的个例，总有一定的误差范围。印度裔的美国学者Foulds在EPRI的报告中提出了确定断裂韧性的解析方法。通过引进有限元分析和应变能密度作为材料的断裂准则，只需要单试件就可以确定断裂韧性。与两步法相比，其精度提高了一倍，使误差范围缩小到? 25% 左右。 - * - C、EPRI确定断裂韧性 JIc的解析方法 1）记录挠度曲线和开裂荷载。 2）假设材料的应力应变曲线为已知，用有限元计算小型圆板的挠度。将实测的挠度曲线和计算所得挠度进行比较，最接近实测挠度曲线的计算挠度曲线所对应的材料应力应变曲线便是实际的材料应力应变曲线。 3）根据获得的材料应力应变曲线进行有限元圆板计算，确定开裂时的应变能密度并将此作为材料的开裂临界值。 4）根据获得的材料应力应变曲线，用有限元计算紧凑拉伸试件(CT)的加荷模型，当裂纹尖端的应变能密度达到应变能密度的临界值时，其相应的J积分值便是临界值JIC。 - * - 从SPT蠕变试验推导材料的蠕变特性 常规蠕变试验 常规蠕变试验为用圆截面或矩形截面的拉伸试样，在一恒定的温度和一恒定载荷下进行拉伸，随着时间的推移，试样将发生蠕变伸长直至断裂。试验过程中可得到的数据有： a）一定温度和应力下材料的蠕变变形速度与时间的关系曲线； b）一定温度和应力下材料的断裂时间 c）通过改变试验应力，得到不同应力下材料的蠕变变形速度。 - * - 从SPT蠕变试验推导材料的蠕变特性 常规蠕变试验 通过对试验数据进行处理，可得到： a）材料的蠕变速率与应力关系中的常数A1和幂指数n； b）对应于给定蠕变速率的蠕变极限（蠕变强度）； c）对应于给定断裂时间的持久强度。 - * - 从SPT蠕变试验推导材料的蠕变特性 SPT蠕变试验 SPT蠕变试验为用圆盘状SPT试样，在一恒定的温度下用SPT试验装置施加一恒定载荷，随着时间的推移，试