穿透裂纹扩展安全性分析仿真及临界尺寸预测.pdf

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1、第27卷第2期机电产品开崖与新Vo1．27．No．22014年3月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsMat．．2014文章编号：1002—6673(2014)02—071-03穿透裂纹扩展安全性分析仿真及临界尺寸预测宁朝阳，黎佳(湖南工业职业技术学院，湖南长沙410208)摘要：对压力容器上的板壳结构上的穿透裂纹在扩展过程中的动态安全性进行了分析和仿真。为其它类型的裂纹扩展的动态安全性分析提供一种新的思路。将失效评定曲线与Kr和Lr的计算方法结合起来，预测裂纹扩展的安

2、全临界尺寸，进而得到能够允许的应力循环次数。关键词：穿透裂纹；分析；仿真；临界尺寸中图分类号：TP319．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2014．02．028AnalysisandSimulationfortheExtendSafetyandCriticalDimensionPredictionofThrough-wallCrackNINGZhao-Yang．LIJia(HunanIudustryPolytechnic，ChangshaHunan410208，China)Abstract：Th

3、eDynamicsafetyofexpansionprocessofthrough—wallcrackinpressurevesselplatesandshellshasbeenanalyzedandsimulated，providinganewthinkingforthe~namicsafetyana】ysesofothertypesofcrackexpansions．CombiningthefailureassessmentcurvewithcalculationMethodsofKrandLr，predictingthesafet

4、ycriticaldimensionofcrackexpansion，andthenobtainingthenumberoftimesofstresscyclecanbeallowed．Keywords：through—wallcrack；analysis；simulation；criticaldimension图1中，FAC曲线的标准方程圆为：Kr=(1—0．14Lr2)0引言(0-3+0．7e)，其中的K和可以用下列公式_引进行计压力容器是广泛应用于石油化工、冶金、电力等行算：业的中一种通用设备【l】。由于多种不可避免因素的影响，K

5、~=KI／KIc(1)必将出现多种缺陷．其中最为常见的是裂纹。对于裂LP／P0(2)纹。很有必要在造成危害前做到预警．采取必要的措式中：K一应力强度因子；KK一断裂韧性；P一施施．减少损失。本文提出对压力容器板壳上的穿透裂纹加载荷；P『_塑性失稳极限载荷。在扩展过程中的安全性变化进行分析．并对失效路径进用英国新R6评定标准进行评定的基本思路是：分行仿真。同时提出了一种预测压力容器板壳中穿透裂纹析裂纹的受力情况，依公式计算出Kr和，在图中描出扩展中安全临界尺寸的新思路．进而计算出穿透裂纹允评定点，如果评定点落在安全区内．则安全的。否则为许

6、的应力最大循环次数。不安全的。1．21对裂纹安全性的评定1·0_国内外对于压力容器缺陷评定技术已经进行了大量FAC0．8-43-评矗的研究，取得了不少成果。就目前，对于裂纹安全性的0．6}安区非安全区评定，认可度比较高是英国新R6标准．该标准使用失～O．4效评定图技术『】】，如图1所示。r、r_-0．2O上L～l0o．4o．81．21．62．O修稿日期：2014—01—23Lr作者简介：宁朝阳(1973_)，男，湖南衡阳人，工学硕士，副教图1通用失效评定图授。研究方向：机械制造及其自动化。已发表十三篇论文。Fig．1Thefailure

7、assessmentgraph71·制造业信息化·即使评定出来的裂纹是安全的，但是裂纹在扩展过于内压圆筒上、内压球壳上等多种位置，裂纹也可以分程中最终会使评定出来的结论失效，所以对于裂纹在扩为表面裂纹、埋藏裂纹等类型，都可以利用以上方法预展过程中的安全性分析预测是保证压力容器正常使用的测裂纹扩展过程中的安全性变化，但是要注意计算K、重要途径。L所用公式不同。2压力容器板壳上穿透裂纹扩展的变化预测3压力容器板壳上穿透裂纹扩展路径仿真软件中的实现穿透裂纹是一种典型的裂纹。目前，我国压力容器缺陷评定标准中．穿透裂纹的安全性的评定是通过参考在压

8、力容器缺陷评定系统中，假设对某一板壳上穿R6评定图进行判断的。对于压力容器平板中长为2a的透裂纹进行评定，得到的评定点为(0．1，0．05)，该点落在穿透裂纹(板厚B、板宽2W、a<