【摘要】：安定性分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計防止循環(huán)載荷下發(fā)生棘輪失效的重要內(nèi)容,經(jīng)典的安定理論在分析復雜結(jié)構(gòu)或復雜材料模型時存在計算量大或偏于保守等方面的不足。圍繞熱棘輪這一過程裝備中最常見的失效模式,針對熱—機載荷下局部不連續(xù)模型、耦合延性損傷模型、非線性硬化—蠕變模型以及蠕變—棘輪交互模型等四個方面展開了安定性分析和試驗研究,主要研究工作及結(jié)論如下： 采用直接循環(huán)法分析了熱—機載荷下厚壁開孔圓筒的安定極限載荷,探討了開孔半徑、厚度和軸向應力等因素的影響。研究表明,安定極限載荷隨開孔半徑的增大而減小,隨圓筒厚度的增大而增大,而軸向壓縮應力顯著減小結(jié)構(gòu)的安定域。建立了厚壁開孔圓筒安定評估的修正BREE圖法,彌補了熱—機載荷下厚壁開孔圓筒安定評估方法的不足。 耦合Lemaitre延性損傷模型和Armstrong-Frederick非線性隨動硬化模型,分析了循環(huán)熱—機載荷下多層梁結(jié)構(gòu)的安定行為。研究表明,當熱載荷為主導時,2倍屈服極限也不能完全保證結(jié)構(gòu)安全；當棘輪或過大塑性變形發(fā)生時,結(jié)構(gòu)會達到臨界損傷極限而失效,這避免了經(jīng)典安定理論中過大塑性變形產(chǎn)生的不安全因素,改善了安定評估方法的可靠性。 根據(jù)直接循環(huán)法研究了膜/基多層結(jié)構(gòu)在彈—塑—蠕變機制下的安定行為,并考慮了非線性隨動硬化、循環(huán)硬化等真實材料模型的影響。研究表明,在循環(huán)熱應力控制載荷下,應力松弛效應在一定循環(huán)加載后趨于穩(wěn)定,且多層結(jié)構(gòu)趨于安定,但塑性變形存在一定程度的累積。提出了多層結(jié)構(gòu)在彈—塑—蠕變機制下的安定規(guī)律,有利于膜/基結(jié)構(gòu)的完整性評估。 基于新型轉(zhuǎn)子材料X12CrMoWVNBN10-1-1的疲勞—蠕變試驗,研究了滯彈性蠕變回復及其對材料棘輪與安定行為的影響。研究表明,保載時間小于5min時,棘輪應變分量不斷增加,但蠕變應變分量因滯彈性回復而趨于穩(wěn)定；保載時間大于5min時,棘輪應變分量趨于安定,而蠕變應變分量逐漸增大。建立了考慮滯彈性回復的蠕變—棘輪疊加模型,可較好預測X12CrMoWVNBN10-1-1鋼在疲勞—蠕變載荷下的變形行為,為結(jié)構(gòu)的棘輪預測提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

在核能、石油化工、航空航天及微電子等眾多領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)的零部件往往承受變化的熱一機載荷或其它的反復載荷組合，導致結(jié)構(gòu)因過量的塑性變形累積而發(fā)生塑性垮塌或斷裂，圖1.2顯示了典型結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷作用下的失效實例。安定性分析用來確定結(jié)構(gòu)在變化載荷作用下的臨界安全載荷，為工程設(shè)計和安全評估提供可靠的理論依據(jù)�，F(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范在安定性分析方面I’一5]存在如下不足:一方面，僅有薄壁管道在熱一機載荷下的安定極限理論模型，更復雜模型僅能依靠彈性分析(應力分類法)或循環(huán)理想彈塑性分析來評估結(jié)構(gòu)的安定行為，缺乏復雜結(jié)構(gòu)(如局部不連續(xù)結(jié)構(gòu))的簡化安定設(shè)計方法;另一方面，規(guī)范中僅以簡單理想彈塑性模型進行棘輪校核，，忽略了應變硬化、循環(huán)硬化及循環(huán)軟化等反應真實響應的影響，計算結(jié)果過于保守。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和能源緊缺，人們對工程結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性提出了更高的要求:保證結(jié)構(gòu)安全可靠的同時，應盡可能發(fā)揮材料的承載能力。因此

2.4.1幾何模型承受恒定內(nèi)壓及循環(huán)熱梯度載荷的厚壁徑向開孔圓筒是典型的局部不連續(xù)結(jié)構(gòu)，其幾何模型如圖2.1所示。圖中，叮為徑向開孔半徑，尺和凡分別為厚壁圓筒的內(nèi)徑和外徑，L為厚壁圓筒的長度。為便于比較，本章所有模型均采用相同的內(nèi)徑尺一30Omm及長度L一800~進行分析，而不同的厚度比則通過修改外徑Ro實現(xiàn)。衫衫仃次次粉粉歡歡沖欲長萬萬萬仔 仔國國國星 星 }}}… … …… LLL杯杯交衫多仔夕交衫多仔仔仔介衫杯丁丁圖2.1開孔圓筒幾何模型 Fig.2.1GeometrymodelofthePerforatedeylinder
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH123

【參考文獻】

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1 劉應華;V.Carvelli;G.Maier;;LIMIT AND SHAKEDOWN ANALYSIS OF PRESSURIZED PIPELINES CONTAINING DEFECTS[J];Acta Mechanica Sinica;1998年01期

2 陳國良;楊王s

本文編號：2687720