本文關(guān)鍵詞：電站高溫螺栓松弛力學行為的研究

  更多相關(guān)文章： 蠕變 應力松弛 重復加載 模型 損傷

【摘要】：高溫應力松弛是結(jié)構(gòu)完整性理論中的重要內(nèi)容,也是電站汽輪機法蘭螺栓的主要失效形式,研究應力松弛力學行為具有重要的理論意義及工程價值。汽輪機汽缸法蘭螺栓在周期性檢修時通常會被再次緊固以保障其嚴密性。螺栓在緊固過程中受力及變形情況復雜,多次重復加載可能造成永久變形進而引發(fā)螺栓斷裂。因此,研究重復緊固過程中高溫螺栓應力松弛行為和變形之間的關(guān)系,準確地建立重復加載應力松弛行為的力學模型,對火電廠的安全設計與運行維修至關(guān)重要。本文以汽輪機高壓缸法蘭螺栓材料12Cr-1Mo-1W-1/4V(12CrMoV)、 1Cr-1/2Mo-1/4V(1CrMoV)以及鎳基合金Nimonic 80A為研究對象,開展了高溫單軸蠕變和單次加載應力松弛實驗和特性研究。研究了蠕變和應力松弛之間的關(guān)系,建立了基于蠕變機理的應力松弛力學模型。引入蠕變損傷變量建立了應力松弛的損傷演化模型,并使用該模型對重復加載條件下應力松弛實驗進行了驗證,吻合較好。本文主要研究內(nèi)容如下：(1)分析了金屬蠕變與應力松弛之間的關(guān)系,通過微觀組織的演變過程論述了金屬蠕變與應力松弛第一、第二階段的對應性；分析了高溫螺栓材料12CrMoV鋼和1 CrMoV鋼在不同應力水平下蠕變與單次加載應力松弛特性以及周期性重復加載應力松弛的特性；完成了鎳基合金Nimonic 80A螺栓螺母連接蠕變及重復加載蠕變實驗。(2)根據(jù)高溫材料應力松弛變形機理,引入連續(xù)損傷變量,基于Altenbach-Gorash-Naumenko(AGN)蠕變模型構(gòu)建應力松弛損傷模型,引入抗松弛變量R,建立了重復加載下應力松弛損傷的修正模型。(3)提出了應力松弛模型各常數(shù)的確定方法,結(jié)合自適應步長的改進歐拉算法及微分進化算法,提出第一、第二階段應力松弛模型常數(shù)的同時確定方法。(4)使用提出的修正應力松弛模型計算分析了鎳基合金Nimonic 80A螺栓重復加載情況下力學行為,為汽輪機汽缸螺栓再緊固和初始應力的選擇提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：蠕變 應力松弛 重復加載 模型 損傷
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM621;TK261
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 應力松弛微觀機理15-16
• 1.2.2 應力松弛模型16-18
• 1.2.3 應力松弛損傷18-19
• 1.2.4 重復加載應力松弛行為19-20
• 1.2.5 多軸應力狀態(tài)下的應力松弛20-21
• 1.3 論文工作的主要內(nèi)容21-23
• 第2章 高溫螺栓材料松弛及蠕變實驗研究23-41
• 2.1 12CrMoV鋼和1CrMoV鋼松弛蠕變特性23-32
• 2.2 Nimonic 80A單軸蠕變應力松弛實驗研究32-35
• 2.2.1 實驗條件32-34
• 2.2.2 實驗結(jié)果分析34-35
• 2.3 應力松弛與蠕變的關(guān)系35-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第3章 基于蠕變的應力松弛模型研究41-59
• 3.1 第一、第二階段應力松弛模型41-46
• 3.1.1 傳統(tǒng)的基于蠕變的應力松弛模型41-44
• 3.1.2 基于Altenbach-Gorash-Naumenko蠕變方程的應力松弛模型44-46
• 3.2 耦合損傷的應力松弛模型46-51
• 3.3 重復加載條件下應力松弛模型51-52
• 3.4 多軸應力松弛模型52-58
• 3.4.1 單軸應力松弛物理模型52-54
• 3.4.2 多軸松弛約束參數(shù)的一般方程54-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 應力松弛模型常數(shù)的確定59-81
• 4.1 第一、第二階段應力松弛常數(shù)確定方法59-69
• 4.1.1 常數(shù)分步確定方法59-60
• 4.1.2 基于微分進化算法的常數(shù)確定方法60-64
• 4.1.3 模型常數(shù)確定方法對比研究64-69
• 4.2 應力松弛模型損傷及重復加載常數(shù)確定方法69-72
• 4.2.1 應力松弛模型損傷常數(shù)確定69-70
• 4.2.2 重復加載應力松弛模型常數(shù)確定70-72
• 4.3 應力松弛實驗的數(shù)值模擬72-79
• 4.4 本章小結(jié)79-81
• 第5章 汽輪機高壓缸法蘭螺栓蠕變松弛研究81-95
• 5.1 汽輪機法蘭螺栓全尺寸重復加載實驗研究81-91
• 5.1.1 全尺寸螺栓實驗81-83
• 5.1.2 實驗結(jié)果分析83-86
• 5.1.3 有限元模擬分析86-91
• 5.2 重復加載下應力松弛對疲勞壽命損耗的影響91-93
• 5.3 本章小結(jié)93-95
• 第6章 結(jié)論與展望95-97
• 6.1 結(jié)論95
• 6.2 展望95-97
• 參考文獻97-108
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文108-109
• 攻讀博士學位期間參加的科研工作109-110
• 致謝110-111
• 作者簡介111

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 朱智;張立文;宋冠宇;承從前;吳東江;;Hastelloy C-276合金應力松弛行為的研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年04期

2 范華,楊功顯;超臨界與超超臨界汽輪機組用材[J];東方電氣評論;2005年02期

3 周曄明,趙中平,李惠琳;12%Cr鋼的組織與應力松弛性能[J];機械工程材料;1992年01期

4 曲哲,郭可信;25Cr2Mo1V鋼螺栓在540℃長期使用中變脆的研究[J];金屬學報;1980年04期

5 郭立峰,劉慶伏,歐陽杰,張東文;汽缸結(jié)合面高溫螺栓壽命損耗及其安全使用性能分析[J];熱力發(fā)電;2005年10期

6 張新明,毛新平,鄧至謙,范波,周卓平,曹金榮;鈹銅帶材彎曲應力松弛的力學行為[J];中國有色金屬學報;2001年06期

7 朱智;張立文;顧森東;;Hastelloy C-276合金應力松弛試驗及蠕變本構(gòu)方程[J];中國有色金屬學報;2012年04期

，

本文編號：977478