焊接结构断裂韧性要求值的研究与预测

本研究采用有限元数值模拟,断力学试验以及实际焊管的水压爆破试验,首次提出了预测焊接结构韧性及断裂韧性要求的理论方法及其工程表达式,该表达式不仅适宜均匀材料的工程结构,也适宜力学性能不均匀的焊接结构,同时考虑了焊接头的强度组配,裂纹深度和焊缝宽度的影响及其它们的相互作用,和焊接残余应力及应力集中等因素的重要性.同时开发了考虑多种因素预测焊接结构韧性要求,及反映结构加载历史的微机应用软件,所提出的方法,可供工程技术人员方便地预测焊接结构的韧性及断裂韧性要求值,得到了国内有关领导及国内外专家关注. 2100433B

随着概率断裂力学工程应用的逐步深入，材料断裂韧性分散性问题，已成为影响含缺陷结构概率安全评定的关键因素之一。合理解决材料断裂韧性分散性是一个十分复杂的问题。一方面由于冶金过程等方面的偏差，造成材料断裂韧性的分散性；另一方面由于试样几何尺寸、裂纹长度测量等试验误差，亦会导致测试结果的不确定性，还有不同测试规范和标准对测试数据的处理也会导致测试结果的不确定性。若缺陷位于焊接部位，影响因素将更加复杂。除上述原因外，还会有诸如焊接上艺、焊材、以及不同操作人员及焊后热处理等因素导致断裂韧性测试结果分散性更加严重。尽管分析和解决其分散性问题如此复杂，十分困难，然而，在对含缺陷焊接结构(尤其是工业锅炉、压力容器和管道)进行安全评定时，重点就是焊接接头区而不是母材。如何处理断裂韧性的分散性问题已成为工程界不可回避的问题，也是概率安全评定应解决的基本问题之—。

对材料断裂韧性分散性规律的研究，在理论和实践上均已取得较大进展。

Hauge和Thualow分别采用Weibull分布、LogNormal分布、Slather模型以及Neville模型，对两组CTOD数据（86个母材和16个焊材）进行了统计分析，其主要结论如下：

①两组CTOD数据并非服从形状参数为2的Weibull分布（或Slather模型）；双参数Weibull分布、LogNormal分布和Neville分布都适宜拟合这些数据。

②90%置信限的中位期望值可较好地由LogNormal分布得到；对于只有三个子样时，能较好地等效于三个值十取最小值的方法；对大子样，LogNormal吻合更好。

③对于小子样，LogNormal分布提供最为可靠的估计，Weibull分布和Neville模型在于样为3和5时由于数据不够，难以估计分布参数值。

④数值模拟结果及拟合结果均表明LogNormal分布无论对太子样还是小于样，拟合精度足够，不是特别保守。

Mimura等对由于材料不均匀而引起断裂韧性的分散性做了分析与试验研究。经过从同一块板上取样的CharpyV型试块试验分析，提出了区别材料不均匀性导致的分散性与测试中导致的分散性的方法。

例子

假如expr1和expr2都是表达式，并且expr1的值为0，在下面这个逻辑表达式的求值过程中：

expr1 && expr2

expr2将不会进行求值，因为整个逻辑表达式的值已经可以确定为0。

类似地，如果expr1的值不是0，那么在下面的这个逻辑表达式的求值过程中：

expr1 || expr2

expr2将不会进行求值，因为整个逻辑表达式的值已经确定为1。

下面是一个简单的可能会出现短路求值的例子。假如我们需要处理的字符数量不超过5个。

int cnt =0;

while ( cnt<=5&&(c=getchar())!=EOF)

{

...

}

当表达式 cnt<=5的值是假时，下一个字符就不会被读取。2100433B

目前业界普遍认为，短期预测有效期为2～3年，中期则为5年，而长期为10～15年来界定。

（1）短期预测所适合的数学模型有平均增长率预测、线性增长、指数增长、幂函数增长和弹性比例增长等。

（2）中期预测适合的数学模型有幂函数（双对数）、双段折线、S形增长等。

（3）长期预测所适合的数学模型有多段折线、S形增长、Gompertz模型和瑞利分布模型等。

在各种方法应用前一定要有个概念，即这都是在用历史数据延伸推导未来趋势。所以，首先要求未来条件与所选用历史时期条件近似才可应用，包括资费、终端状况、业务开展情况、竞争对手措施等，但是这是几乎不可能的，因此需要进行相应的修正。其次要选用与历史数据拟合最好的一种来拟合后再延伸。不管拟合效果如何，就把几种曲线一起用后取平均的办法是绝对不可取的。