全塑性解根據(jù)式,可以直接得到準(zhǔn)三維模型的分段全塑性解中的H2,H3可從有關(guān)斷裂分析手冊中查到。準(zhǔn)三維模型分段冪次法則J積分解雖然尚難達(dá)到三維彈塑性有限元的精度水平,但能夠滿足工程評定要求,這可以從與高應(yīng)變梯度異型板模型評定結(jié)果的對比中得到認(rèn)證,這就為壓力容器接管高應(yīng)變區(qū)裂紋的評定奠定了基礎(chǔ)。
準(zhǔn)三維模型高應(yīng)變區(qū)失效評定曲線FAC的建立根據(jù)式,對于給定的a/R,可得到一系列(Je/J~Lr)數(shù)據(jù)對,并可給出相應(yīng)的FAC曲線。為準(zhǔn)三維模型不同裂紋長度下的FAC曲線族,中同時給出了用ROR關(guān)系擬合16MnR三種不同方法得到的FAC曲線,這三種方法分別采用擬合曲線通過屈服平臺的起點(diǎn)、中點(diǎn)及終點(diǎn)。
準(zhǔn)三維模型FAC曲線及與ROR的比較中可以發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)三維模型FAC曲線具有如下幾個特性:(1)由于ROR關(guān)系沒有考慮材料拉伸曲線中的屈服點(diǎn)及屈服平臺,因而不能采用一種ROR關(guān)系來擬合16MnR材料并求解彈塑性J積分值,否則會引起最高達(dá)3~4倍以上的偏差,有的偏于危險,有的又過于保守。使用受到較大的局限性,且隨著硬化指數(shù)n的增大,F(xiàn)AC曲線愈往上移。
?。?)失效評定曲線在Lr=1.0附近的陡降段證實(shí)了16MnR材料的長屈服平臺的特性,由于材料在進(jìn)入塑性后得不到強(qiáng)化,標(biāo)志著變形功的彈塑性J積分值迅速增大,這是造成FAC曲線陡降的原因。(3)不同的裂紋比尺寸(a/R)會引起FAC曲線的變化。
可以發(fā)現(xiàn),隨著a/R增加,曲線逐漸上移,在彈性段分散帶較大,說明裂紋構(gòu)形對FAC曲線影響較大,而在全塑性區(qū)(Lr>0.95),分散帶逐漸變小而趨于一致,說明裂紋體幾何對FAC的影響不大。6為準(zhǔn)三維模型和高應(yīng)變梯度異型板模型在不同裂紋比尺寸(a/R)下的FAC曲線對比,每中同時繪入了英國R6第三版選擇1通用曲線。從中可以看出:(1)準(zhǔn)三維模型和高應(yīng)變梯度異型板模型的FAC曲線具有相似的形狀和變化趨勢,這充分反映了16MnR材料的變形性能和接管區(qū)的受力特性。(2)由于準(zhǔn)三維模型考慮到了接管區(qū)的應(yīng)力再分配以及根部增厚補(bǔ)強(qiáng)對延性裂紋擴(kuò)展的影響,其承載能力高于高應(yīng)變梯度異型板模型約10%~15%.
結(jié)論(1)材料滿足ROR關(guān)系的EPRI彈塑性J積分解不能直接用于我國具有屈服平臺鋼種16MnR的彈塑性J積分計算,兩者最大誤差達(dá)3~4倍以上,這在工程上是不允許的。(2)在模擬接管高應(yīng)變區(qū)特性方面,準(zhǔn)三維模型的承載能力高于高應(yīng)變梯度異型板模型約10%~15%,并不失安全性,因而具有更廣的應(yīng)用性。