隨著能源短缺、環(huán)境惡化問題的日益突出,現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備正朝著高溫高壓趨勢發(fā)展,加大了金屬結(jié)構(gòu)的蠕變斷裂失效風(fēng)險,可能造成經(jīng)濟損失,甚至災(zāi)難性的后果。在運輸、安裝和服役過程中管道和焊縫外表面不可避免地會存在各種缺陷,目前主要通過標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣測試得到材料的蠕變裂紋擴展速率,但此結(jié)果對于管道外表面淺裂紋的蠕變擴展判定過于保守,會導(dǎo)致在役管線不必要的檢查、維修或更換,進而增加生產(chǎn)成本。為更好地研究高溫承壓管道外表面蠕變裂紋擴展行為,本文提出一種更貼近于管道實際工況的C型管試樣模型,通過模擬驗證、試驗研究和理論分析等方法對提出的模型進行進一步研究。主要研究內(nèi)容包括:(1)C型管模型模擬驗證。采用基于有限元軟件ABAQUS的逐步分析方法,從蠕變斷裂參量C*積分、蠕變裂紋擴展行為和蠕變裂紋擴展時間增量三個方面對C型管軸向裂紋模型和C型管焊縫環(huán)向裂紋模型進行研究,并將結(jié)果與完整圓管模型相應(yīng)數(shù)據(jù)進行對比分析,驗證提出的C型管模型的可行性。(2)C型管焊縫試樣試驗研究。在模型驗證成功的基礎(chǔ)上,采用金相、硬度、XRD、SEM等分析手段研究了不同應(yīng)力狀態(tài)C型管焊縫試樣在600℃和650℃條件下,材料的蠕變性能...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 高溫蠕變機理
        1.2.1 蠕變變形機理
        1.2.2 蠕變斷裂機理
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 多種蠕變斷裂參量
        1.3.2 參量C*的計算方法
        1.3.3 蠕變裂紋擴展行為研究現(xiàn)狀
    1.4 有限元技術(shù)在蠕變裂紋擴展中的運用
        1.4.1 節(jié)點釋放技術(shù)
        1.4.2 單元失效技術(shù)
        1.4.3 自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)
    1.5 研究意義、內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
第二章 制樣方法與試驗方案
    2.1 試驗材料及制樣方法
        2.1.1 試驗材料
        2.1.2 制樣方法
    2.2 試驗方案與試驗設(shè)備
        2.2.1 試驗方案
        2.2.2 試驗設(shè)備
    2.3 分析測試方法
    2.4 有限元軟件介紹
    2.5 本章小結(jié)
第三章 C型管模型蠕變裂紋擴展行為模擬驗證
    3.1 引言
    3.2 有限元模型建立
        3.2.1 基本假設(shè)
        3.2.2 蠕變本構(gòu)方程
        3.2.3 模型建立
        3.2.4 有限元網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    3.3 模擬方法與應(yīng)力分析
        3.3.1 逐步分析方法介紹
        3.3.2 模型應(yīng)力分析
    3.4 管道軸向裂紋蠕變擴展模擬驗證
        3.4.1 蠕變斷裂參量C*積分值分析
        3.4.2 蠕變裂紋擴展行為分析
        3.4.3 蠕變裂紋擴展時間增量分析
    3.5 焊縫環(huán)向裂紋蠕變擴展模擬驗證
        3.5.1 蠕變斷裂參量C*積分值分析
        3.5.2 蠕變裂紋擴展行為分析
        3.5.3 蠕變裂紋擴展時間增量分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 C型管試樣焊縫蠕變裂紋試驗研究
    4.1 引言
    4.2 C型管試樣高溫蠕變性能研究
        4.2.1 高溫氧化研究
        4.2.2 母材性能研究
        4.2.3 焊縫性能研究
    4.3 C型管試樣蠕變裂紋分析
        4.3.1 預(yù)制裂紋形貌分析
        4.3.2 蠕變裂紋擴展分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 C型管模型蠕變裂紋擴展影響因素分析
    5.1 引言
    5.2 軸向裂紋蠕變擴展影響因素分析
        5.2.1 裂紋長度
        5.2.2 裂紋深度
        5.2.3 加載應(yīng)力
    5.3 環(huán)向裂紋蠕變擴展影響因素分析
        5.3.1 裂紋長度
        5.3.2 裂紋深度
        5.3.3 加載應(yīng)力
    5.4 軸向裂紋與環(huán)向裂紋影響因素對比分析
        5.4.1 裂紋長度
        5.4.2 裂紋深度
        5.4.3 加載應(yīng)力
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3919036