本文關(guān)鍵詞：核電廠小支管的振動(dòng)損傷數(shù)值模擬分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核電廠中存在大量小支管,劇烈振動(dòng)易使小支管插套焊的焊縫產(chǎn)生疲勞裂紋,導(dǎo)致管路內(nèi)含放射性流體的泄漏,給核電廠的安全運(yùn)行帶來巨大威脅。因此,為了減少小支管因振動(dòng)而產(chǎn)生疲勞裂紋失效,本文對(duì)小支管的振動(dòng)損傷特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。本文主要工作和結(jié)論如下：(1)建立了基于固有頻率的小支管裂紋損傷識(shí)別方法。選取某核電廠中一段事故多發(fā)的小支管,利用有限元軟件ABAQUS分析了不同約束形式下管段在受損前后的固有頻率變化特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),固有頻率變化率隨裂紋位置的變化為一條正常的震蕩曲線,固有頻率數(shù)值隨裂紋深度的增大而增大。(2)探明小支管焊趾處Ⅰ型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律。通過ABAQUS及Zencrack軟件分析橫向力作用下小支管插套焊焊趾處的應(yīng)力及應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ的變化規(guī)律。結(jié)果表明,小支管的振動(dòng)方向與激振力方向一致,該方向上的應(yīng)力最大,垂直振動(dòng)方向時(shí)應(yīng)力最小;KⅠ隨裂紋前緣呈倒U形分布,在裂紋最深處取最大值；裂紋深度相同時(shí),圓周長(zhǎng)度較短的裂紋逐步擴(kuò)展形成大裂紋。(3)計(jì)算了含裂紋管的局部柔度�；趹�(yīng)變能釋放率,對(duì)裂紋管的局部柔度公式進(jìn)行了分析總結(jié),討論了裂紋尺寸、裂紋位置及外載荷對(duì)裂紋直管局部柔度系數(shù)的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)純剪切載荷作用下的小直管的局部柔度值最大,彎曲振動(dòng)時(shí)由裂紋擴(kuò)展引起的剛度變化最大,這些分析可為建立彈簧鉸裂紋管模型提供理論依據(jù)。(4)推導(dǎo)了含裂紋小支管的振動(dòng)疲勞裂紋擴(kuò)展模型。通過對(duì)含裂紋小支管彈簧鉸模型在振動(dòng)過程中的動(dòng)響應(yīng)變化特性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)激振力、外激勵(lì)頻率、各階模態(tài)值對(duì)小支管振動(dòng)疲勞壽命有顯著影響,其共振疲勞壽命最短,同時(shí)推導(dǎo)得到了小支管受迫振動(dòng)時(shí)的疲勞裂紋擴(kuò)展量公式。研究結(jié)果為核電廠小支管的在線運(yùn)行及壽命預(yù)測(cè)提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：小支管 振動(dòng)疲勞 損傷識(shí)別 應(yīng)力強(qiáng)度因子 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 核電廠管道振動(dòng)原因11-14
• 1.3 小支管插套焊振動(dòng)疲勞研究14-17
• 1.3.1. 小支管振動(dòng)疲勞分析的范圍15-16
• 1.3.2. 小支管振動(dòng)評(píng)定16-17
• 1.4 基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究17-20
• 1.4.1. 基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)的損傷識(shí)別研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2. 振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)的研究19-20
• 1.5 論文的主要內(nèi)容及安排20-22
• 第2章 基于固有頻率變化的小支管裂紋損傷識(shí)別研究22-32
• 2.1 含裂紋管道的固有振動(dòng)特性分析22-23
• 2.2 含裂紋小支管有限元模型的建立23-25
• 2.2.1. ABAQUS軟件模擬裂紋方法23-24
• 2.2.2. 含裂紋小支管建模過程24-25
• 2.3 管徑對(duì)固有頻率的敏感度驗(yàn)證25
• 2.4 裂紋位置、深度對(duì)小支管固有頻率的影響25-31
• 2.4.1. 簡(jiǎn)支約束時(shí)小支管固有頻率的變化規(guī)律26-28
• 2.4.2. 固支約束時(shí)小支管固有頻率的變化規(guī)律28-29
• 2.4.3. 懸臂約束時(shí)小支管固有頻率的變化規(guī)律29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 小支管焊趾處裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子數(shù)值計(jì)算32-45
• 3.1 管道結(jié)構(gòu)中裂紋的類型32-33
• 3.1.1. 按裂紋的擴(kuò)展方向分32-33
• 3.1.2. 按裂紋所處的位置分33
• 3.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子理論33-36
• 3.2.1. 裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)及位移場(chǎng)33-35
• 3.2.2. 應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解35-36
• 3.3 含裂紋插套焊小支管的有限元模型36-37
• 3.3.1. 模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)36
• 3.3.2. 有限元模型的建立36-37
• 3.3.3. 邊界條件及載荷施加37
• 3.4 焊趾處的應(yīng)力分布規(guī)律37-40
• 3.5 焊趾處應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算40-42
• 3.5.1. 應(yīng)力強(qiáng)度因子K_I隨a/t的變化40-41
• 3.5.2. 應(yīng)力強(qiáng)度因子K_I隨θ/π的變化41
• 3.5.3. 應(yīng)力強(qiáng)度因子K_I隨P的變化41-42
• 3.6 斷裂判據(jù)及臨界裂紋尺寸的確定42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-45
• 第4章 含裂紋小支管的局部柔度計(jì)算45-57
• 4.1 含裂紋結(jié)構(gòu)的局部柔度理論45-48
• 4.2 矩形裂紋梁的局部柔度48-50
• 4.2.1. 含單邊裂紋梁的無(wú)量綱局部柔度48-49
• 4.2.2. 含兩條裂紋梁的無(wú)量綱局部柔度49-50
• 4.2.3. 含中心裂紋梁的無(wú)量綱局部柔度50
• 4.3 含裂紋圓管的局部柔度50-53
• 4.3.1. 直裂紋圓管的局部柔度系數(shù)51
• 4.3.2. 圓周裂紋圓管的局部柔度系數(shù)51-53
• 4.4 含裂紋小支管的局部柔度系數(shù)計(jì)算53-55
• 4.4.1. 裂紋尺寸對(duì)直管局部柔度的影響53
• 4.4.2. 裂紋位置對(duì)直管局部柔度的影響53-54
• 4.4.3. 外載荷對(duì)直管局部柔度的影響54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第5章 含裂紋小支管的振動(dòng)特性研究57-67
• 5.1 含裂紋小支管振動(dòng)模型的建立57
• 5.2 小支管自由振動(dòng)的特征方程57-60
• 5.2.1. 不含裂紋小支管的自由振動(dòng)特征方程57-58
• 5.2.2. 含裂紋小支管的自由振動(dòng)特征方程58-60
• 5.3 受迫振動(dòng)時(shí)小支管疲勞裂紋擴(kuò)展量△a的計(jì)算60-61
• 5.4 動(dòng)應(yīng)力放大因子β的影響因素61-63
• 5.4.1. 裂紋相對(duì)深度a/t對(duì)動(dòng)應(yīng)力放大因子β的影響62
• 5.4.2. 裂紋位置L_c對(duì)動(dòng)應(yīng)力放大因子β的影響62-63
• 5.5 含裂紋小支管振動(dòng)疲勞壽命的影響因素63-65
• 5.5.1. 激振力幅值F對(duì)振動(dòng)疲勞壽命的影響63-64
• 5.5.2. 外激勵(lì)頻率ω對(duì)振動(dòng)疲勞壽命的影響64
• 5.5.3. 各階模態(tài)值為激勵(lì)頻率時(shí)對(duì)振動(dòng)疲勞壽命的影響64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間所發(fā)表論文情況74

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本文編號(hào)：255653