多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计算.pdf

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1、第42卷第6期石油化工设备Vo1．42No．62013年11月PETR()_CHEMICALEQUIPMENTNOV．2O13文章编号：1000—7466(2013)06—0038—04多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计算喻健良，闫兴清，闻拓(1_大连理工大学化工机械学院，辽宁大连116024；2．中国天辰工程有限公司，天津300400)摘要：载荷比是开展含缺陷结构常规安全评定的必需参数。实际工况下结构多承受多载荷联合作用，但多载荷下含缺陷结构的载荷比计算还无确切方法。提出了适用于多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计

2、算的单位球方法，并利用弹塑性有限元技术，以环向穿透裂纹弯管为例，对单位球方法的模型假设条件进行了验证。关键词：载荷比；缺陷结构；多载荷工况；安全评定；单位球方法中图分类号：TQOS0文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000-7466．2013．06．009CalculationtoLoadRatioofDefectiveStructureinMulti-loadsCombinationConditionsYUJian—liang，YANXing-qing，WENTuo(1．DalianUnive

3、rsityofTechnology，Dalian116024，China；2．ChinaTIANCHENEngineeringCorporation，Tianjin300400，China)Abstract：Theloadratioisarequiredparameterinsafetyassessmentofdefectivestructures．Underactualworkingconditions．thedefectivestructuresareusuallysubjectedtomulti—loadsc

4、ombination．However，thecalculationmethodsofloadratiohavenotbeenavailableinthecondi—tionofmulti—loads．Theunitspheremethodsuitableformulti—loadsconditionswasraised．Bye—lastic—plasticmethod，theassumptionofunitspheremodelwasvalidatedinthecaseofelbowwithcircumferent

5、ialthroughcrack．Keywords：loadratio；defectivestructure；multi—loadsconditions；safetyassessment；unitspheremethod承压设备被广泛应用在核电以及石化行业中，荷与塑性屈服极限载荷的比值，表示载荷接近于材这些设备中有相当一部分存在缺陷，若发生事故，后料塑性屈服极限载荷的程度。通常载荷比L由施果将非常严重[1]。实际工业生产中无法对存在缺加的载荷P与结构达到塑性失稳的载荷P。的比值陷的设备全部判废并且进行更换，基于此，以

6、合乎使来确定。用为原则建立的含缺陷结构完整性评定技术逐渐发实际工况下设备承受的载荷比较复杂[1，一般展起来。为多载荷联合作用，但目前针对多载荷联合作用下在多种缺陷结构的评定方法中]，基于双参数载荷比的计算还无确切方法。笔者曾提出一种内压法的失效评定图应用较广泛，该法使用断裂比K及弯矩组合作用下载荷比的计算方法l】引，但该法适和载荷比L作为参数。断裂比K可由断裂力学用范围较窄，不适用三载荷及更多载荷工况。为此，理论求出。载荷比L是指引起一次应力的施加载在此法基础上提出了一种适用于多载荷联合工况下收稿日期：2013—0

7、6—18作者简介：喻健良(1963一)，男，湖南益阳人，教授，博士，主要从事压力容器及管道安全研究。第6期喻健良，等：多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计算载荷比L的计算方法。图2。1双载荷工况载荷比计算方法缺陷结构承受内压P与弯矩M两种载荷联合线作用时的双载荷曲线见图1E]。MM值8(o，Mo)图2双载衙联合作用F单位极限载荷线不图如图2中所示，点A(p。，O)变为A(户。／户。，O／Mo)，点B(O，Mo)变为B(O／p。，Mo／Mo)。极限载or(p，O)G(p。，O)a(po，0)P荷线上的任一点E(P，ME

8、)变为E(P／P。，图1内压与弯矩双载荷组合作用下载荷比计算示图ML／Mo)，缺陷结构承受的组合载荷点C(P，M)变图1中点E(，ML)为结构达到极限状态时为C(P／P。，M／Mo)。由于转换前后缺陷结构承受极限内压P及极限弯矩ML的匹配值，由数据点形的载荷不变，因此转换前后各对应点的载荷比也不成的曲线BEA为极限载荷线。针对任一裂纹形变。由原L一1的极限载