針對(duì)含裂紋缺陷壓力容器的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命問(wèn)題,在裂紋缺陷的安全衰減路徑仿真基礎(chǔ)上,提出了一種預(yù)測(cè)裂紋缺陷疲勞擴(kuò)展壽命的計(jì)算方法。首先根據(jù)裂紋長(zhǎng)度和深度的幾何關(guān)聯(lián)變化模型,基于該關(guān)聯(lián)模型與失效評(píng)定圖（FAD）仿真裂紋缺陷的安全衰減路徑軌跡,然后采用數(shù)學(xué)積分方法求解安全衰減路徑的長(zhǎng)度和剩余軌跡線段長(zhǎng)度,以此為度量建立裂紋缺陷安全裕度及損傷程度的計(jì)算模型,結(jié)合低周疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù),在Lemaitre能量損傷理論上建立一種裂紋疲勞擴(kuò)展壽命預(yù)測(cè)模型。此外,對(duì)某壓力容器進(jìn)行了算例分析,并運(yùn)用提出的模型計(jì)算結(jié)果與Paris公式的計(jì)算結(jié)果及擴(kuò)展有限元仿真的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,該方法對(duì)壓力容器含裂紋缺陷的疲勞壽命評(píng)估有一定的實(shí)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(27)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

基于失效評(píng)定圖射線法的安全裕度表征圖

建立符合實(shí)際的裂紋缺陷安全衰減模型,首先要得出裂紋在擴(kuò)展過(guò)程中裂紋長(zhǎng)度和深度的幾何關(guān)聯(lián)變化關(guān)系,通過(guò)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出每個(gè)尺寸下的安全評(píng)定點(diǎn),將計(jì)算出的安全評(píng)估的點(diǎn)集繪制在安全評(píng)估評(píng)定圖上,得到安全評(píng)定點(diǎn)沿著一條曲線由安全區(qū)逐漸向非安全區(qū)靠近。在評(píng)定過(guò)程中需要對(duì)裂紋進(jìn)行規(guī)則化處理,如圖2所示。圖2中B為設(shè)備壁厚,l為測(cè)得裂紋在設(shè)備表面上最大長(zhǎng)度,h為測(cè)得裂紋在設(shè)備壁厚方向上最大深度,c為規(guī)則化裂紋長(zhǎng)度,a為規(guī)則化裂紋深度。Newman等[13]提出在裂紋成長(zhǎng)過(guò)程中一直保持半橢圓形狀,以及它們通過(guò)三維有限元數(shù)值計(jì)算建立的應(yīng)力強(qiáng)度因子經(jīng)驗(yàn)方程解。結(jié)合裂紋長(zhǎng)度與深度的比值范圍可以得到表面裂紋長(zhǎng)度和深度的幾何關(guān)聯(lián)變化關(guān)系如下。

根據(jù)長(zhǎng)度與深度的變化關(guān)系運(yùn)用壓力容器安全評(píng)估仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真,即隨著加載時(shí)間增加將裂紋變化過(guò)程中的每一個(gè)裂紋尺寸在失效評(píng)定圖中表示出來(lái),得到安全評(píng)定點(diǎn)沿著一條曲線由安全區(qū)逐漸向非安全區(qū)靠近,如圖3所示。從圖3中可以看出,裂紋從安全區(qū)擴(kuò)展到非安全區(qū)域是按照衰減路徑變化的,在整個(gè)裂紋擴(kuò)展過(guò)程中,分為三個(gè)階段。裂紋擴(kuò)展第一階段為萌生擴(kuò)展階段,這一階段裂紋擴(kuò)展迅速在圖3中顯示為評(píng)定點(diǎn)稀疏且沿直線快速擴(kuò)展;在穩(wěn)定擴(kuò)展階段,這一階段裂紋擴(kuò)展規(guī)律符合Paris理論,安全評(píng)定點(diǎn)在失效評(píng)定圖3中非常集中;最后裂紋失效擴(kuò)展階段,此階段含缺陷設(shè)備即將安全失效,故安全評(píng)定點(diǎn)在圖3中快速移動(dòng)到安全邊界。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]XFEM在壓力容器疲勞裂紋擴(kuò)展分析中的應(yīng)用研究[D]. 涂思浩.浙江工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3309203