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帶缺陷拉伸試驗(yàn)結(jié)果在拉伸不同變形階段觀察試樣表面金相組織，通過(guò)載荷-位移曲線找出表面產(chǎn)生微裂紋對(duì)應(yīng)的載荷，并與磁記憶信號(hào)結(jié)果對(duì)比。斷口形貌見(jiàn)，金相組織結(jié)果，磁記憶信號(hào)結(jié)果，Hp為磁場(chǎng)強(qiáng)度，L為試樣上的磁記憶掃描長(zhǎng)度。此時(shí)的載荷為73140kN。彈性階段為1o觀測(cè)點(diǎn)，表面金相組織無(wú)明顯變化；屈服初期為號(hào)點(diǎn)，開(kāi)始塑性變形，強(qiáng)化中期為號(hào)點(diǎn)，晶粒間滑移急劇增加，產(chǎn)生塑性流變，形成沿拉伸方向的溝壑；強(qiáng)化中后期表面出現(xiàn)微裂紋時(shí)為號(hào)點(diǎn)，沿拉伸方向的溝壑逐漸加深變寬，圓弧上首先出現(xiàn)了沿拉伸方向的微裂紋；圓弧左側(cè)出現(xiàn)了垂直于拉伸方向的微裂紋；表面微裂紋大大增加。
數(shù)值模擬分別按照試驗(yàn)時(shí)的載荷及加載方法，采用ANSYS仿真軟件對(duì)試件彈-塑性過(guò)程進(jìn)行三維非線性有限元數(shù)值模擬。建模時(shí)，考慮到試件的幾何形狀、邊界條件以及載荷的對(duì)稱(chēng)性，取試件的1/8進(jìn)行建模。采用20節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元?jiǎng)澐钟邢拊W(wǎng)格，應(yīng)力集中的圓弧盡量進(jìn)行細(xì)分，而其他區(qū)域網(wǎng)格可適當(dāng)增大。模型的單元數(shù)為5920。計(jì)算的邊界條件為，對(duì)稱(chēng)面上施加對(duì)稱(chēng)邊界約束，板的端頭表面施加均布拉伸載荷。計(jì)算時(shí)采用的材料模式為vonMises多線性彈塑性加載模式。
通過(guò)材料的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以找到對(duì)應(yīng)于最大載荷時(shí)的應(yīng)變，通過(guò)應(yīng)變判斷結(jié)構(gòu)是否為失穩(wěn)控制。16MnR材料對(duì)應(yīng)于強(qiáng)度極限的應(yīng)變?yōu)?11926，試件結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)變?yōu)?12367，可以判斷結(jié)構(gòu)整體發(fā)生失穩(wěn)破壞之前，在應(yīng)力集中的半圓孔中心處，結(jié)構(gòu)就已經(jīng)發(fā)生了局部破壞，有限元計(jì)算的極限載荷為78196kN，比試驗(yàn)值73140高716%左右。
預(yù)應(yīng)變沖擊對(duì)材料韌性的表征預(yù)應(yīng)變沖擊試驗(yàn)從動(dòng)態(tài)角度模擬了16MnR材料在不同塑性階段的沖擊韌性和實(shí)效敏感性，從結(jié)果數(shù)據(jù)看，隨著預(yù)應(yīng)變程度增大，KV2值明顯下降，不同預(yù)應(yīng)變下KV2平均值相對(duì)于母材的降低幅度。在屈服階段（預(yù)應(yīng)變5%），KV2降低1216%，強(qiáng)化初期與中期（10%15%），KV2分別降低1518%與2311%，數(shù)值保持在150J以上，可見(jiàn)仍有較好的韌性。在強(qiáng)化末期（預(yù)應(yīng)變20%），KV2值有較大下降，從的沖擊斷口形貌看，盡管在預(yù)應(yīng)變20%的強(qiáng)化末期，仍具有明顯的韌性斷口，可見(jiàn)該材料具有優(yōu)良的延展性。從材料的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線知，其塑性階段較長(zhǎng)，適合做壓力容器材料，就目前工程
上的應(yīng)用而言，承載極限還有很大的挖掘潛力。
缺陷拉伸表征的結(jié)構(gòu)局部承載能力。雙邊孔平板拉伸試驗(yàn)從靜態(tài)角度模擬了16MnR板材在初始缺陷條件下，應(yīng)力集中產(chǎn)生的局部破壞對(duì)判斷結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)破壞所具有的制約作用。從微觀結(jié)果看，裂紋出現(xiàn)在強(qiáng)化中后期的點(diǎn)，磁記憶的結(jié)果亦表明在該點(diǎn)處dH/dx達(dá)到12，而號(hào)點(diǎn)微觀上產(chǎn)生塑性流變，形成沿拉伸方向的溝壑，磁記憶dH/dx達(dá)到10，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷應(yīng)為極限載荷。從微觀視角將局部破壞時(shí)試件表面的組織特征與整體載荷建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)果表明不同變形階段的金相組織具有不同特征，從微觀角度表征結(jié)構(gòu)承載能力，可以為極限載荷分析提供一條新的思路。為了能在拉伸過(guò)程中進(jìn)一步了解試件內(nèi)部發(fā)生的變化和損傷情況，采用磁記憶信號(hào)實(shí)時(shí)追蹤，并且與微觀金相相結(jié)合，從無(wú)損檢測(cè)的角度驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的正確性。