不同加载方式试样的蠕变裂尖拘束及其与管道裂尖拘束的相关性

论文摘要

本文用有限元数值方法对CT、SENB.SENT和CCT试样、轴向裂纹管道和环向裂纹管道的C(t)和C*积分,应力重分布时间tred和蠕变裂尖应力分布进行了详细的分析计算,对由加载方式引起的蠕变裂尖拘束进行了定量化分析研究,并对不同加载方式试样裂尖拘束与管道裂纹裂尖拘束的相关性进行了研究。主要得出如下结论：(1)由加载方式引起的蠕变拘束可以用新的拘束参数R表征和分析。当裂尖距离r<0.65mm时,裂尖拘束从高到低的排列顺序为：CT, SENB、SENT和CCT。从不同试样裂尖拘束的大小可以推断出：裂纹扩展速率从高到底的试样顺序为：CT, SENB, SENT和CCT,这一分析结果与文献中的实验结果一致。(2)随着载荷水平C*值的增加,不同加载方式试样的拘束减小。在试样裂尖区域0.1mm<r<1mm内,拘束参数R几乎不随裂尖距离r变化。(3)在高温蠕变条件下,SENT试样与轴向裂纹管道裂尖拘束最相关。尤其对其加载位置进行初始偏移调整(如偏移0.05W时),可使其拘束与管道轴向裂纹完全匹配。(4)用SENT试样测得的材料蠕变断裂参数对含缺陷的轴向和环向裂纹管道进行结构完整性评定将得到更为准确的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 目前研究现状综述及存在的问题
• 1.2.1 裂尖应力场与拘束效应的表征
• 1.2.2 加载方式引起的拘束效应及其与管道拘束相关性的研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第2章 试样加载方式引起的蠕变裂尖拘束效应的有限元分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元计算方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 试样几何尺寸
• 2.2.3 有限元模型
• 2.3 有限元计算结果及讨论
• *以及应力重分布时间tred'>2.3.1 不同加载方式试样裂尖前C（t）、C^*以及应力重分布时间tred
• *时不同加载方式试样的裂纹尖端力学场'>2.3.2 相同C^*时不同加载方式试样的裂纹尖端力学场
• 2.3.3 不同加载方式试样裂纹尖端前拘束效应的定量化研究
• 2.4 小结
• 第3章 试样和高温内压管道轴向裂纹裂尖拘束的相关性研究
• 3.1 引言
• 3.2 有限元计算方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 试样和管道几何尺寸
• 3.2.3 有限元模型
• 3.3 有限元计算结果及讨论
• 3.3.1 不同试样裂纹尖端前拘束效应的定量化比较
• 3.3.2 轴向裂纹管裂纹尖端前拘束效应的定量化及其与试样拘束的比较
• 3.3.3 钳式和孔式加载SENT试样裂尖拘束的比较
• 3.3.4 SENT试样与裂纹管道拘束相关性分析
• 3.4 小结
• 第4章 试样和管道环向裂纹蠕变裂尖拘束的相关性研究
• 4.1 引言
• 4.2 有限元计算方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 试样和管道几何尺寸
• 4.2.3 有限元模型
• 4.3 有限元计算结果及讨论
• 4.3.1 裂纹位置和径厚比（D/t）对环向裂纹管道裂尖正应力（σ22）的影响
• 4.3.2 内压一定和轴拉复合作用下,裂纹面压力对环向裂纹管道裂纹裂尖场的影响
• 4.3.3 在内压和轴拉复合作用下,无裂纹面压力时裂纹位置对环向裂纹管道裂尖场的影响
• 4.3.4 无裂纹面压载荷所用,径厚比D/t=10的内部环向裂纹管道的裂尖正应力和拘束
• 4.3.5 环向裂纹管道裂尖拘束与试样和轴向裂纹管道裂尖拘束的比较
• 4.4 小结
• 第5章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文