弹塑性相互作用下含缺陷工业管道的断裂力学评定研究.pdf

《弹塑性相互作用下含缺陷工业管道的断裂力学评定研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、中图分类号：O346.1/TG69单位代码：10425学号：Z12040264弹塑性相互作用下含缺陷工业管道的断裂力学评定研究ResearchonFractureMechanicsAssessmentofIndustrialPipesContainingDefectsUnderElastic-PlasticConditions工程领域：机械工程研究方向：机械设计及理论作者姓名：王怀校内导师：徐兴平教授蒋文春教授现场导师：刘小辉高工二〇一五年五月ResearchonFractureMechanicsAssessmentofIndustrialPipesContainingDef

2、ectsUnderElastic-PlasticConditionsAThesisSubmittedfortheDegreeofEngineeringMasterCandidate：WangHuaiSupervisors：Prof.XuXingpingProf.JiangWenchunCollegeofMechanical&ElectronicEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明工作所取得的本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研巧，成果。尽我所知，除文中已经加Ｗ

3、标注和致谢外，论文中有关资料和数据是实事求是的本论文不包當其他人已经发表或撰写的研巧成果，也不包含本人或他人为获得中国石油过的材料一同工作的同志。与我大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用。对于研巧所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明．。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任、■｜六日言日期：年／月学位论文作者签名：ｙ学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包含但不限于其印）：保留学位论文，按规定向国家有关部口刷版和电子版，使用方式包含但不限于论文被查阅、借阅和复印，将学位送交、赠送和交换

4、学位论文，允许学位（机构）、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。。户年期：月日学惊论立作者签名：乔日＞／＾曰：曰指导教师签名：扛期抑广年＾月＾弓气摘要工业管道在石油、化工、核电等行业都发挥着举足轻重的作用，复杂、恶劣的工作环境和载荷情况造成的各种缺陷是工业管道断裂事故频发的主要根源，定期对含缺陷工业管道进行断裂力学评定成为有效避免灾难事故发生的重要途径。弹塑性断裂力学的发展为含缺陷工业管道断裂力学评定提供了可能，而在评定过程中如何处理各种载荷的相互影响正越来越受到研

5、究人员的关注，但是目前该问题并未得到妥善解决。此外，断裂力学评定对于评定人员近乎苛刻的高要求阻碍了其在实际工业中的推广运用，而且断裂力学评定方法对于重要工业设备的适用性也有待更多的验证性研究。本文将主要针对以上的这些问题，基于有限元数值模拟和理论计算相结合的方法，开展含缺陷工业管道的断裂力学评定研究，鉴于不锈钢钎焊管道在航空发动机、核工业中的重要作用，对其进行相关的断裂力学研究。主要研究内容与结论如下：（1）提出了一种基于TES和局部塑性垮塌相结合以确定含缺陷结构塑性极限载荷的有限元方法；采用轴对称模型和三维模型研究了含整周环向内表面裂纹和轴向内表面半椭圆裂纹管道的塑性极限内

6、压，借助现有公式解验证了本文方法的正确性，对比分析表明本文的结果更为科学可靠。（2）基于ABAQUS软件，建立三维有限元模型和轴对称模型，精确计算了各种不同载荷条件下的J积分，得到了新的弹塑性相互影响因子g()关于载荷比Lr的关系式；计算结果表明，在不同的二次应力水平下，轴对称模型计算得到的g()和三维模型计算得到的g()在不同载荷比条件下上限值基本相等，但是三维模型在β值较大而载荷比Lr较小时得到的g()较小。分析了不同的材料应变硬化指数对g()的影响，所有曲线在Lr≈1.0时交于同一个点，这和R6失效评定曲线具有相同的特征，在这个一次应力水平下，各种应变强化指数下的g()

7、相等；当Lr较大时，g()呈现快速下降的趋势；当Lr>1.0时，n越大，g()越小；反之，当Lr≤1.0时，n越大，g()越大。（3）借助有限元方法，模拟得到了不同钎缝厚度的管道在升温再降温和直接降温两种过程中产生的钎焊残余应力分布，讨论分析了钎缝厚度对钎焊残余应力的影响以及不同方向上的残余应力分布规律；推导了沿壁厚任意应力分布下的含环向穿透裂纹管道的应力强度因子计算公式；采用API579方法和权函数法计算了仅钎焊残余应力存在时的应力强度因子；采用R6通用失效评定图Option1、Option2和本文的