基于10CrNi5MoV高強(qiáng)度鋼建造的耐壓結(jié)構(gòu),在特定節(jié)點(diǎn)位置如錐柱結(jié)合殼部位,由于結(jié)構(gòu)剛度和連續(xù)性發(fā)生突變,引起附加彎矩,形成局部節(jié)點(diǎn)位置的壓彎組合應(yīng)力,而高強(qiáng)度鋼自身的材料及工藝特性,以及結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊縫焊趾位置的應(yīng)力集中效應(yīng),使得耐壓結(jié)構(gòu)上述典型節(jié)點(diǎn)位置成為結(jié)構(gòu)斷裂及疲勞破壞的熱點(diǎn)區(qū)域�；谠摳邚�(qiáng)鋼建造的耐壓結(jié)構(gòu),其裂紋擴(kuò)展問題不可忽視。在基于10CrNi5MoV鋼的《結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算準(zhǔn)則》中,采用Newman-Raju公式及Paris公式校核耐壓結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命。Newman-Raju公式原用于求解拉彎組合應(yīng)力狀態(tài)下半橢圓表面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子,而耐壓結(jié)構(gòu)特定節(jié)點(diǎn)位置處于壓彎組合應(yīng)力狀態(tài),在特定壓彎比時直接使用Newman-Raju公式難以有效地進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展分析。本文在該《結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算準(zhǔn)則》的框架下,通過數(shù)值仿真和疲勞試驗(yàn)對理論公式加以分析和修正,尋求既符合物理機(jī)制、又適用于工程實(shí)踐的方法,對10CrNi5MoV鋼耐壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命評估。主要包括以下四個方面的內(nèi)容:1)針對半橢圓表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的基準(zhǔn)計(jì)算參數(shù),使用NASGRO軟件計(jì)算壓彎組合應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力強(qiáng)度因子,證... 

【文章來源】：中國艦船研究院北京市

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

裂紋尖端附近的應(yīng)力分布

在傳統(tǒng)疲勞壽命研究方法中,是基于材料無缺陷的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度與壽命評估。但是在實(shí)際結(jié)構(gòu)中,由于加工工藝、焊接工藝、材料特性等因素的影響,結(jié)構(gòu)中難免會存在缺陷,使得結(jié)構(gòu)在低應(yīng)力作用下也會發(fā)生斷裂失效。然而傳統(tǒng)的疲勞理論并不能很好地解釋這種現(xiàn)象。但斷裂力學(xué)理論可用于解決結(jié)構(gòu)帶有缺陷的疲勞裂紋擴(kuò)展問題。在斷裂力學(xué)中,根據(jù)結(jié)構(gòu)中裂紋受到的外加載荷形式,可將裂紋劃分為三種基本類型,即Ⅰ型張開型、Ⅱ型滑開型、Ⅲ型撕開型,如圖2.1所示[32]:從圖2.1中我們可觀察到,這三種裂紋基本類型的受力形式和裂紋面分離形式有如下特點(diǎn):

裂紋擴(kuò)展得是快還是慢,這一問題可以用裂紋擴(kuò)展速率da/dN來描述。疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN可表示在循環(huán)載荷作用下,裂紋尺寸在載荷每次循環(huán)后的擴(kuò)展量。由線彈性斷裂力學(xué)理論可知,裂紋的擴(kuò)展速率da/dN可以用應(yīng)力強(qiáng)度因子的幅值ΔK來控制。雖然對于每種材料在不同應(yīng)力下有著不同的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值ΔK和疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN,但是同時對da/dN和ΔK取對數(shù),得到的lg(da/dN)-lg(ΔK)曲線圖可以表示疲勞裂紋擴(kuò)展的一般規(guī)律,如圖2.2所示[32,37]。由圖2.2可知,可將lg(da/dN)-lg(ΔK)雙對數(shù)曲線劃分為三個階段:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三維裂紋擴(kuò)展數(shù)值預(yù)報(bào)方法研究[J]. 黃如旭,萬正權(quán).  中國造船. 2019(01)
[2]基于相互作用積分法對有限厚度半橢圓表面裂紋經(jīng)驗(yàn)公式的精度分析[J]. 侯帥,朱有利,邱驥,孫曉峰.  機(jī)械強(qiáng)度. 2018(06)
[3]S355J2W+N鋼對接接頭應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算及回歸分析[J]. 孫楊,王福山,胡立國,張印廣,楊鑫華.  電焊機(jī). 2018(11)
[4]基于有限元法對裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算分析[J]. 袁浩,李菁,謝禹鈞,侯汶雨.  機(jī)械制造與自動化. 2018(01)
[5]基于Franc3D軟件的三維裂紋擴(kuò)展分析與應(yīng)用[J]. 艾書民,于明,成曉鳴,王建方.  機(jī)械強(qiáng)度. 2018(01)
[6]加筋圓柱殼開孔圍欄肘板拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 宋曉飛,肖偉,何其健,劉均,程遠(yuǎn)勝.  中國艦船研究. 2018(01)
[7]基于缺口應(yīng)力法的焊接接頭疲勞強(qiáng)度評估[J]. 嚴(yán)仁軍,何豐,諶偉.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2017(05)
[8]焊趾處橢圓表面裂紋的權(quán)函數(shù)與殘余應(yīng)力強(qiáng)度因子的權(quán)函數(shù)法[J]. 徐磊,黃小平.  船舶力學(xué). 2017(04)
[9]雙軸壓載荷下T形節(jié)點(diǎn)焊趾處應(yīng)力強(qiáng)度因子研究[J]. 嚴(yán)仁軍,張紅梅,辛辰.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2016(04)
[10]高強(qiáng)度鋼在潛艇應(yīng)用中的若干重要問題綜述[J]. 楊建明,張新宇,劉朝駿.  中國艦船研究. 2016(01)

博士論文
[1]基于XFEM與動態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格的裂紋擴(kuò)展算法研究[D]. 滕子浩.華中科技大學(xué) 2019
[2]高強(qiáng)鋼斷裂韌性與裂紋擴(kuò)展機(jī)制研究[D]. 李鶴飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[3]金屬結(jié)構(gòu)表面裂紋疲勞擴(kuò)展損傷程度研究[D]. 王興路.西安建筑科技大學(xué) 2017

碩士論文
[1]潛器錐柱結(jié)構(gòu)斷裂疲勞特性數(shù)值仿真研究[D]. 魏周豆.大連理工大學(xué) 2019
[2]材料和結(jié)構(gòu)中缺陷對大深度載人艙耐壓球殼的影響分析[D]. 張?zhí)K杰.江蘇科技大學(xué) 2018
[3]壓縮循環(huán)載荷下深海耐壓結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究[D]. 許斐然.江蘇科技大學(xué) 2018
[4]內(nèi)聚力和虛擬裂紋閉合法在裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬中的應(yīng)用研究[D]. 桑元成.蘭州理工大學(xué) 2017
[5]鋼構(gòu)件裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬及其工程應(yīng)用[D]. 徐雙.武漢理工大學(xué) 2016
[6]高強(qiáng)鋼焊接接頭雙軸疲勞裂紋擴(kuò)展研究[D]. 張佳敏.浙江大學(xué) 2014
[7]壓彎復(fù)雜應(yīng)力下某高強(qiáng)鋼焊接件的疲勞特征研究[D]. 劉慧.武漢理工大學(xué) 2011
[8]HTS-A鋼對接接頭的雙軸低周疲勞壽命研究[D]. 周宏飛.武漢理工大學(xué) 2011



本文編號：3479101