双材料CT试样裂纹高温蠕变行为的研究与蠕变断裂参量C～*的估算

论文摘要

石油、化工、发电等领域的工艺设备正在向着高温、高压和大型化发展,以提高装置的效益,同时对设备的安全可靠性提出了更高的要求。在这些领域里存在着大量的高温高压设备,这些设备在制造的过程中大都要采用焊接结构,而高温蠕变断裂失效是焊接结构的主要失效形式之一,是危害设备长周期安全运行的主要因素。因此,对高温焊接结构蠕变规律的研究,是高温结构强度设计与寿命预测的重要基础,不仅具有重要的理论研究价值而且具有重要的工程应用价值。本文针对高温结构中非匹配焊接接头蠕变断裂参量C*的估算问题,首先通过理论分析,认为双材料CT试样的蠕变应变速率（?）refc（eq）总是可以表示为其焊材的蠕变应变速率（?）refcw和其母材的蠕变应变速率（?）refcp的加权平均,从而引出加权平均系数α,然后通过有限单元法,利用大型有限元分析软件ABAQUS6.6对三种双材料CT试样的蠕变断裂行为进行大量分析计算:（1）焊缝界面裂纹CT试样:共建立了四种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量a/W与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝界面裂纹CT试样C*的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。（2）焊缝中心裂纹CT试样:共建立了五种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量（?）与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝中心裂纹CT试样C*的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。（3）焊缝偏心裂纹CT试样:共建立了五种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量h1/h与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝偏心裂纹CT试样C*的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外相关课题的研究现状
• *的估算'>1.2.1 均质材料CT试样C^*的估算
• *的估算'>1.2.2 双材料CT试样C^*的估算
• 1.3 本文研究思路和主要内容
• 1.3.1 本文研究思路
• 1.3.2 主要研究内容
• *与理论基础'>第2章 蠕变裂纹扩展控制参量C^*与理论基础
• *'>2.1 蠕变裂纹扩展控制参量C^*
• 2.2 加权平均系数α
• 2.3 有限单元法简介
• 第3章 CT试样有限元模型的建立及input files的后处理
• 3.1 大型有限元分析软件 ABAQUS
• 3.1.1 ABAQUS简介
• 3.1.2 ABAQUS主要模块
• 3.1.3 ABAQUS有限元模拟流程
• 3.2 CT试样有限元模型的建立
• *运算结果的影响'>3.3 裂尖网格划分对C^*运算结果的影响
• 3.4 输入文件（input files）的后处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 双材料CT试样焊缝界面裂纹蠕变断裂行为的研究
• 4.1 引言
• 4.2 CT试样模型的建立及网格划分
• t-Time关系曲线'>4.3 mises等值应力曲线云图和C_t-Time关系曲线
• 4.3.1 mises等值应力曲线云图
• t与蠕变时间的关系曲线'>4.3.2 蠕变断裂参量C_t与蠕变时间的关系曲线
• 4.4 非匹配因子M与加权平均系数α的关系
• 4.5 蠕变指数n与加权平均系数α的关系
• 4.6 几何参量α/W与加权平均系数α的关系
• *的估算'>4.7 蠕变断裂参量C^*的估算
• 4.8 工程实例验证
• 4.9 本章小结
• 第5章 双材料CT试样焊缝中心裂纹蠕变断裂行为的研究
• 5.1 CT试样模型的建立及网格划分
• t-Time关系曲线'>5.2 mises等值应力曲线云图和C_t-Time关系曲线
• 5.2.1 mises等值应力曲线云图
• t与蠕变时间的关系曲线'>5.2.2 蠕变断裂参量C_t与蠕变时间的关系曲线
• 5.3 非匹配因子M与加权平均系数α的关系
• 5.4 蠕变指数n与加权平均系数α的关系
• 5.5 几何参量（?）=（W-a）/h与加权平均系数α的关系
• *的估算'>5.6 蠕变断裂参量C^*的估算
• 5.7 工程实例验证
• 5.8 本章小结
• 第6章 双材料CT试样焊缝偏心裂纹蠕变断裂行为的研究
• 6.1 CT试样模型的建立及网格划分
• t-Time关系曲线'>6.2 mises等值应力曲线云图和C_t-Time关系曲线
• 6.2.1 mises等值应力曲线云图
• t与蠕变时间的关系曲线'>6.2.2 蠕变断裂参量C_t与蠕变时间的关系曲线
• 6.3 非匹配因子M与加权平均系数α的关系
• 6.4 蠕变指数n与加权平均系数α的关系
• 1/h与加权平均系数α的关系'>6.5 几何参量h₁/h与加权平均系数α的关系
• *的估算'>6.6 蠕变断裂参量C^*的估算
• 6.7 工程实例验证
• 6.8 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果