材料的破坏过程和焊接结构的完整性,是破坏力学和材料科学交叉的研究领域。随着国民经济的高速发展,我国海洋结构、桥梁结构、现代建筑及水电核电等工程建设项目规模越来越大,焊接结构呈现大型化、厚壁化的发展趋势,而厚钢板焊接施工工艺、焊接接头质量控制与评价的理论研究与工程实践经验却相对缺乏,使得厚钢板焊接接头韧度的评定和控制成为工程建设中的一项重要的关键技术,倍受力学界、材料科学界和工程界的共同关注。厚钢板焊接接头韧度的裂纹尖端张开位移(CTOD)评定技术,因其科学性、准确性和费用适中等优点,有广阔的应用前景。但其中存在的一些关键问题,如适用性证明、焊接接头CTOD允许值的确定、焊缝试样疲劳预制裂纹合格率较低、焊接接头CTOD与J积分之问的关系不明确等问题,有待于进一步深入研究。 本文从工程试验和理论两个方面系统深入地研究了上述问题,并取得了以下五个方面的成果。1)证明了CTOD方法评定厚钢板焊接接头韧度的适用性,建立了厚钢板焊接接头韧度CTOD评定技术的实验基础;2)提出了确定厚钢板焊接接头CTOD允许值的“母材参考法”和“类比法”,为合理确定大中型厚壁结构焊接接头韧度指标提供了实用简便的方法;3)提出了能够大幅度提高厚钢板焊缝试样疲劳预制裂纹合格率的“高K比法”,使试样合格率高达93%;更重要的是从“高K比法”制备的试样上测定的CTOD韧度能准确反映焊接接头的韧性,是韧度的真值:并且“高K比法”简化了原来的焊接接头CTOD试验方法,使CTOD试验更快捷、费用更低:4)提出了在一个试样上同步测定CTOD和J积分的“双引伸计法”,为CTOD与J积分之间的关系这一弹塑性断裂理论问题的研究提供了可靠的实验方法;5)发现了在厚钢板焊接热影响区中CTOD与J积分呈线性关系,而且这种关系受焊接工艺差异性的影响不大。这些研究成果,不仅改进了焊接接头CTOD试验方法,完善了厚钢板焊接接头韧度的CTOD评定体系,而且为大型厚壁结构的完整性评估提供了重要的技术支撑。 本文把上述研究成果,成功地应用于两种典型的大型厚壁结构的焊接建造