近年來,隨著可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行模式正在面臨著重大變革。頻繁的開啟和關(guān)閉操作,使得超臨界發(fā)電機(jī)組中的高鉻鋼構(gòu)件承受了復(fù)雜的熱力學(xué)載荷,由此可能導(dǎo)致構(gòu)件中產(chǎn)生蠕變、低周疲勞、延性、氧化腐蝕等多種類型的損傷。各種損傷可能會同時(shí)出現(xiàn),并發(fā)生交互作用,從而嚴(yán)重影響高鉻鋼構(gòu)件的使用壽命。為了保證構(gòu)件的安全運(yùn)行,必須深入研究高鉻鋼在復(fù)雜載荷條件下的熱力學(xué)行為及其損傷演化特性,從而構(gòu)建出合理有效的本構(gòu)模型,實(shí)現(xiàn)對高鉻鋼材料及其構(gòu)件高溫復(fù)雜力學(xué)行為的預(yù)測及剩余壽命評估。本文首先提出了一個三階段蠕變本構(gòu)模型,用于描述高鉻鋼材料在高溫恒定載荷條件下的蠕變行為。其中,蠕變應(yīng)變率在三個蠕變階段的不同特征都在模型中進(jìn)行了考慮。對于第二和第三蠕變階段,模型中采用了兩個Larson–Miller參數(shù)來預(yù)測材料的最小蠕變應(yīng)變率以及平均蠕變斷裂時(shí)間。第三蠕變階段內(nèi)材料蠕變速率的快速增長是通過引入一個蠕變損傷變量來描述。為了模擬初始蠕變階段由于應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)引起的蠕變速率的下降,模型中還引入一個與應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)相關(guān)的內(nèi)變量。模型中的材料參數(shù)可以通過擬合相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得以確定。針對應(yīng)變控制和應(yīng)力控制的問... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 高鉻鋼材料
        1.1.2 高鉻鋼材料應(yīng)用中面臨的問題
    1.2 高鉻鋼材料的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        1.2.1 高鉻鋼材料的蠕變實(shí)驗(yàn)
        1.2.2 高鉻鋼焊接件的第Ⅳ型蠕變開裂
        1.2.3 高鉻鋼材料的疲勞
    1.3 高鉻鋼材料的理論研究進(jìn)展
        1.3.1 蠕變相關(guān)理論模型
        1.3.2 焊接件蠕變破壞的相關(guān)理論
        1.3.3 循環(huán)粘塑性相關(guān)理論
        1.3.4 現(xiàn)階段理論研究的不足之處
    1.4 本文主要內(nèi)容
    1.5 本文創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 高鉻鋼材料的三階段蠕變本構(gòu)模型
    2.1 研究背景
    2.2 三階段蠕變本構(gòu)模型
    2.3 數(shù)值積分算法
    2.4 材料參數(shù)的確定
    2.5 高鉻鋼材料的局部蠕變響應(yīng)預(yù)測
    2.6 高鉻鋼構(gòu)件蠕變行為的模擬
    2.7 本章小結(jié)
第三章 統(tǒng)一多機(jī)制連續(xù)損傷粘塑性模型
    3.1 研究背景
    3.2 多機(jī)制連續(xù)損傷模型的熱力學(xué)建模方案
        3.2.1 基本假設(shè)
        3.2.2 各向同性損傷
        3.2.3 狀態(tài)勢函數(shù)和本構(gòu)方程
        3.2.4 耗散型內(nèi)部變量的演化方程
    3.3 關(guān)于各向異性損傷狀態(tài)的討論
        3.3.1 二階損傷張量的引入
        3.3.2 狀態(tài)勢函數(shù)與本構(gòu)方程組
        3.3.3 耗散型變量的演化方程
    3.4 損傷的交互作用
    3.5 本章小結(jié)
第四章 多機(jī)制損傷模型在高鉻鋼材料中的應(yīng)用
    4.1 數(shù)值積分算法
        4.1.1 應(yīng)力控制算法
        4.1.2 應(yīng)變控制算法
        4.1.3 一致切線模量
    4.2 材料參數(shù)確定
        4.2.1 單軸加載條件下的本構(gòu)模型
        4.2.2 單軸實(shí)驗(yàn)與參數(shù)確定
    4.3 高鉻鋼材料的局部力學(xué)響應(yīng)模擬
        4.3.1 循環(huán)加載響應(yīng)
        4.3.2 蠕變響應(yīng)
        4.3.3 加載-保載實(shí)驗(yàn)響應(yīng)
    4.4 復(fù)雜載荷下高鉻鋼材料的壽命評估與損傷預(yù)測
        4.4.1 微裂紋閉合效應(yīng)
        4.4.2 循環(huán)-拉伸保載實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 循環(huán)-拉伸保載實(shí)驗(yàn)的壽命評估與損傷預(yù)測
    4.5 本章小結(jié)
第五章 面向多機(jī)制連續(xù)損傷模型的材料參數(shù)優(yōu)化程序設(shè)計(jì)
    5.1 研究背景
    5.2 耦合疲勞-延性連續(xù)損傷模型
    5.3 材料參數(shù)初值確定與模型模擬
        5.3.1 參數(shù)初始值的確定
        5.3.2 模擬結(jié)果
    5.4 材料參數(shù)優(yōu)化程序設(shè)計(jì)與模型模擬
        5.4.1 優(yōu)化程序
        5.4.2 損傷相關(guān)參數(shù)的確定
        5.4.3 模擬結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1 參數(shù)優(yōu)化程序
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3193937