本文關(guān)鍵詞：海水環(huán)境下高強(qiáng)鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展研究

  更多相關(guān)文章： 腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展 HELP 氫致開(kāi)裂 CZM 新模型

【摘要】：海洋結(jié)構(gòu)物在海水環(huán)境中遭受著腐蝕和疲勞的雙重耦合作用,其損傷程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單一損傷。隨著深海油氣的開(kāi)發(fā),高強(qiáng)鋼材料在海洋工程上的需求日漸加速,其腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展作為海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期健康評(píng)估的重要階段始終受學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而由于其機(jī)理復(fù)雜,現(xiàn)象多變,受環(huán)境、載荷、材料、溫度等諸多因素的共同作用,目前沒(méi)有學(xué)術(shù)界認(rèn)可的機(jī)理和可行的工程化評(píng)估方法,因此,從其本質(zhì)出發(fā),給出腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展新模型尤為重要。 腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率受應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂影響嚴(yán)重,陽(yáng)極溶解和氫致開(kāi)裂是腐蝕環(huán)境對(duì)裂紋擴(kuò)展加速的兩大本質(zhì)現(xiàn)象。由于高強(qiáng)鋼材料對(duì)氫致開(kāi)裂更為敏感,本文從氫致開(kāi)裂的本質(zhì)出發(fā),首先研究了氫致開(kāi)裂的氫致局部塑變理論(HELP)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)公式以及算例驗(yàn)證,然后通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算裂紋尖端氫濃度分布�？紤]氫擴(kuò)散對(duì)其張力位移法則(TSL)法則參數(shù)的重要影響,采用內(nèi)聚力模型(CZM),進(jìn)行ABAQUS內(nèi)聚力單元裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬,得到不同氫濃度下的最大拉伸應(yīng)力降幅比,由于材料在氫擴(kuò)散的影響下,抵抗損傷的能力減弱,從而加速裂尖單元損傷,進(jìn)而提高了裂紋擴(kuò)展速率。 同時(shí),本文考慮了陽(yáng)極溶解在每次循環(huán)載荷作用后裂紋尖端的腐蝕量,將其與氫致開(kāi)裂同時(shí)考慮,基于不同屈服強(qiáng)度的材料,對(duì)兩者的敏感度不同,合理給出了應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的相關(guān)表達(dá)式。 最后,本文提出了腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展新模型,考慮純機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)散和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂兩者的耦合作用,在傳統(tǒng)的Paris疊加模型上,考慮了兩者的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,引入環(huán)境因子的概念,其與應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值和材料的斷裂韌性以及加載頻率等息息相關(guān)。在一定程度上體現(xiàn)腐蝕對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的促進(jìn)作用。并通過(guò)不同屈服強(qiáng)度的材料得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行新模型的驗(yàn)證,得到了較好的吻合結(jié)果,新模型具有一定的工程意義。
【關(guān)鍵詞】：腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展 HELP 氫致開(kāi)裂 CZM 新模型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U674.38;U672.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)9-19
• 1.2.1 CFCP機(jī)理10-12
• 1.2.2 CFCP影響因素12-15
• 1.2.3 CFCP模型15-19
• 1.3 本文研究思路19-21
• 2 斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ)21-27
• 2.1 常見(jiàn)裂紋類(lèi)型21
• 2.2 線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)21-23
• 2.2.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子21-22
• 2.2.2 斷裂韌性22
• 2.2.3 裂紋尖端塑性區(qū)22-23
• 2.3 彈塑性斷裂力學(xué)23-27
• 2.3.1 J積分概述24-25
• 2.3.2 裂紋尖端張開(kāi)位移(CTOD)25-27
• 3 HELP機(jī)理研究27-38
• 3.1 氫致開(kāi)裂機(jī)理——HELP27-29
• 3.1.1 HELP機(jī)理27
• 3.1.2 HELP實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象27-28
• 3.1.3 HELP應(yīng)用公式28-29
• 3.2 拉伸試件HELP模擬29-32
• 3.2.1 有限元模型概述30-31
• 3.2.2 結(jié)果分析31-32
• 3.3 裂紋尖端氫濃度計(jì)算32-37
• 3.3.1 應(yīng)力作用下的氫擴(kuò)散計(jì)算32-34
• 3.3.2 邊界條件及載荷34-35
• 3.3.3 結(jié)果分析35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 氫致開(kāi)裂數(shù)值模擬38-54
• 4.1 內(nèi)聚力模型38-40
• 4.1.1 CZM簡(jiǎn)介38-39
• 4.1.2 TSL法則39-40
• 4.2 相關(guān)研究40-41
• 4.3 氫濃度分布對(duì)CZM模型參數(shù)的影響41-47
• 4.4 CZM數(shù)值模擬47-53
• 4.4.1 有限元模型47-49
• 4.4.2 結(jié)果分析49-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 5 新腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展模型54-66
• 5.1 陽(yáng)極溶解54-56
• 5.2 氫致開(kāi)裂56-58
• 5.3 新模型58-65
• 5.3.1 頻率的影響62-64
• 5.3.2 應(yīng)力比的影響64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 6 新模型驗(yàn)證66-79
• 6.1 X60材料在新模型中的驗(yàn)證66-72
• 6.1.1 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂速率66-67
• 6.1.2 裂紋擴(kuò)展速率公式擬合67-70
• 6.1.3 環(huán)境因子影響與新模型驗(yàn)證70-72
• 6.2 AH36鋼在新模型中的驗(yàn)證72-78
• 6.2.1 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂速率73-74
• 6.2.2 裂紋擴(kuò)展速率公式擬合74-77
• 6.2.3 環(huán)境因子影響與新模型驗(yàn)證77-78
• 6.3 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況83-84
• 致謝84-85

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 黃小光;腐蝕疲勞點(diǎn)蝕演化與裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：800579