本文關(guān)鍵詞：含內(nèi)裂紋海洋工程壓力容器的疲勞壽命分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋平臺(tái)作為服役于惡劣環(huán)境并且承受風(fēng)、波浪、海流和地震等多種載荷作用的結(jié)構(gòu)體,壓力容器是海洋平臺(tái)的重要組成部分,和大多數(shù)承壓設(shè)備一樣,容器筒體會(huì)產(chǎn)生各種損傷和缺陷,在有缺陷的部位會(huì)產(chǎn)生裂紋,在復(fù)雜載荷和環(huán)境的條件下,會(huì)使壓力容器的裂紋擴(kuò)展加劇,進(jìn)而導(dǎo)致壓力容器發(fā)生疲勞破壞和斷裂失效,將會(huì)造成災(zāi)難性的破壞。因此,對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展行為的預(yù)測(cè)方法以及疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究顯得非常重要,這在實(shí)際工程應(yīng)用中有著重要的研究?jī)r(jià)值。文中主要采用有限元軟件模擬和理論計(jì)算相結(jié)合的研究方法,對(duì)含內(nèi)裂紋海洋油氣集輸工程壓力容器的疲勞壽命進(jìn)行分析,并對(duì)含內(nèi)裂紋壓力容器基于疲勞壽命的可靠性分析。對(duì)含內(nèi)裂紋海洋油氣集輸工程壓力容器主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:(1)針對(duì)壓力容器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和受力狀況,取含內(nèi)裂紋筒體的一部分作為研究對(duì)象,建立含內(nèi)表面橢圓形淺裂紋筒體的有限元模型,運(yùn)用ANSYS/workbench有限元軟件對(duì)含內(nèi)表面橢圓形淺裂紋壓力容器在內(nèi)壓、附加載荷以及溫度載荷共同作用下的疲勞壽命,通過(guò)計(jì)算分析得出軸向裂紋、環(huán)向裂紋、裂紋長(zhǎng)度、裂紋深度、以及裂紋間夾角對(duì)疲勞壽命的影響,并比較得出軸向裂紋和裂紋深度是影響疲勞壽命的主要因素。另外,與Paris公式計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行比較,分析其造成誤差的原因,在實(shí)際工程應(yīng)用中有一定的參考價(jià)值。(2)考慮到材料的機(jī)械性能、裂紋缺陷的尺寸、以及工況載荷都存在著不確定性和隨機(jī)性,對(duì)含缺陷壓力容器基于疲勞壽命的可靠性分析,分別計(jì)算在一定可靠度與在一定可靠度和置信度下的剩余壽命,對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行分析。并與理論計(jì)算的結(jié)果比較,得出理論計(jì)算的結(jié)果要比蒙特卡洛模擬法計(jì)算出的結(jié)果大的多,得到理論計(jì)算的結(jié)果偏差較大,不建議在工程實(shí)際中應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：壓力容器 疲勞裂紋擴(kuò)展 疲勞壽命 可靠性 蒙特卡洛模擬
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH49
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 壓力容器疲勞缺陷的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 海用、陸用壓力容器之異同17-18
• 1.4 疲勞裂紋擴(kuò)展研究中存在的問(wèn)題18-19
• 1.5 論文的主要內(nèi)容19-21
• 1.5.1 研究的意義19
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容及主要工作19-21
• 第二章 裂紋擴(kuò)展基礎(chǔ)與疲勞分析21-30
• 2.1 裂紋的類型21-22
• 2.1.1 按幾何特征分類21
• 2.1.2 按裂紋的力學(xué)特征分類21-22
• 2.2 疲勞裂紋的擴(kuò)展過(guò)程22-23
• 2.3 影響疲勞裂紋擴(kuò)展速率的因素23-27
• 2.3.1 影響裂紋擴(kuò)展的內(nèi)部因素23-24
• 2.3.2 影響裂紋擴(kuò)展的外部因素24-27
• 2.4 應(yīng)力強(qiáng)度因子27-29
• 2.4.1 表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子IK27-28
• 2.4.2 壓力容器中裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子IK的計(jì)算28-29
• 2.4.3 受內(nèi)壓圓筒形壓力容器，內(nèi)裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子IK的計(jì)算：29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第三章 疲勞分析方法及疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律30-36
• 3.1 疲勞分析方法30-31
• 3.1.1 斷裂力學(xué)法30
• 3.1.2 局部應(yīng)力—應(yīng)變法30-31
• 3.1.3 可靠性設(shè)計(jì)方法31
• 3.2 疲勞裂紋的亞臨界擴(kuò)展31-33
• 3.2.1 疲勞裂紋的亞臨界擴(kuò)展速率31-32
• 3.2.2 Paris公式32-33
• 3.3 裂紋張開位移? 的計(jì)算方法33-35
• 3.3.1 D-M模型34-35
• 3.4 小結(jié)35-36
• 第四章 含裂紋海洋工程壓力容器的疲勞壽命分析36-53
• 4.1 理論計(jì)算方法36
• 4.2 含內(nèi)裂紋壓力容器的熱力耦合分析36-37
• 4.3 有限元分析37-40
• 4.3.1 有限元模型的建立38-39
• 4.3.2 海洋平臺(tái)壓力容器邊界條件的施加39-40
• 4.4 ANSYS軟件疲勞壽命計(jì)算與Paris公式計(jì)算做比較40-44
• 4.4.1 含軸向內(nèi)裂紋壓力容器疲勞壽命的計(jì)算40-41
• 4.4.2 含環(huán)向內(nèi)裂紋壓力容器疲勞壽命的估算41-44
• 4.5 含內(nèi)裂紋海洋工程壓力容器疲勞壽命的計(jì)算和分析44-49
• 4.5.1 含軸向內(nèi)裂紋海洋工程壓力容器疲勞壽命的計(jì)算和分析44-46
• 4.5.2 含環(huán)向內(nèi)裂紋海洋工程壓力容器疲勞壽命的計(jì)算和分析46-49
• 4.6 含雙裂紋海洋工程壓力容器的疲勞壽命分析49-52
• 4.7 小結(jié)52-53
• 第五章 基于壓力容器疲勞壽命的可靠性分析53-58
• 5.1 理論分析53-55
• 5.1.1 基本公式53
• 5.1.2 可靠度基本理論53-54
• 5.1.3 蒙特卡洛模擬法54-55
• 5.2 在一定可靠度和置信度下的剩余壽命55
• 5.3 實(shí)例計(jì)算55-57
• 5.4 小結(jié)57-58
• 結(jié)論與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 附錄A：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

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