近些年來，隨著工業(yè)裝置的大型化、復(fù)雜化，以及工作條件的苛刻，高強度低合金鋼在壓力容器中不斷被采用，疲勞失效事故明顯增加。為此，本文通過試驗和ANSYS軟件用有限元方法對比研究了16MnR鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。主要內(nèi)容有以下幾部分： 首先，介紹了疲勞裂紋擴(kuò)展和損傷力學(xué)的研究進(jìn)展，以及有限元軟件在疲勞斷裂學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀。 其次，基于大型通用有限元軟件ANSYS及其開發(fā)語言APDL編寫16MnR的CT試樣疲勞裂紋擴(kuò)展模型。在該建模過程中，將模型的主要參數(shù)用APDL語言編寫為界面輸入方式，避免由于模型的不同而重復(fù)修改程序語句，使建立模型更為方便快捷。 再者，研究中將疲勞裂紋擴(kuò)展看作是裂紋連續(xù)成核的一個過程，利用理想彈塑性模型，計算分析裂紋尖端的彈塑性循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變場，通過增量多軸疲勞準(zhǔn)則評估疲勞損傷。針對裂紋尖端應(yīng)力應(yīng)變場，編寫基于ANSYS結(jié)果文件的Fortran語言后處理程序，計算疲勞損傷和預(yù)測疲勞裂紋擴(kuò)展速率。 最后，為了繪制應(yīng)力強度因子幅與裂紋擴(kuò)展速率關(guān)系曲線，方便與試驗結(jié)果進(jìn)行比較，而在每一組裂紋擴(kuò)展速率圖中，都會重復(fù)計算不同條件下ΔK，為了減少重復(fù)計算的煩瑣性，用VC編寫計算ΔK的界面程序，可將參數(shù)輸入直接得到應(yīng)力強度因子幅的值。 通過實踐證明，針對16MnR材料，利用CT試樣進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展模擬，預(yù)測疲勞裂紋擴(kuò)展速率并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比，從對比結(jié)果來看，兩者吻合，證實了該方法的可行性。并從計算機(jī)模擬結(jié)果中比較平均應(yīng)力對裂紋擴(kuò)展速率的影響。這一方法對工程中利用有限元方法計算裂紋擴(kuò)展速率具有重要的實際意義和應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TG142.15
【部分圖文】：

且計算過程中裂紋尖端網(wǎng)格加密區(qū)的網(wǎng)格邊長越小，在有限元模擬求解過程中發(fā)現(xiàn)結(jié)果的收斂性越差，故選擇0.Ilnln三角形網(wǎng)格作為裂紋尖端處最細(xì)的網(wǎng)格，裂紋尖端加密區(qū)域外網(wǎng)格按梯度逐漸變粗。模型網(wǎng)格劃分后如圖4一3、圖4一4。圖4一4疲勞裂紋擴(kuò)展模型裂紋尖端網(wǎng)格局部放大圖

da/dN=6.673x10一’。(AK)’689(3一4)式中da/dN和吠的單位分別為mm/cycl。和MPa石。圖3一 216MnR母材疲勞裂紋擴(kuò)展曲線

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文圖3一 316MnR鋼焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展曲線*母材試樣數(shù)據(jù)點一母材疲勞裂紋擴(kuò)展曲線一焊縫試樣數(shù)據(jù)點一焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展曲線圖3一 416MnR鋼母材和焊縫疲勞裂紋擴(kuò)展曲線
【引證文獻(xiàn)】

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1 孫斌;許安俊;;高壓止回閥斷裂失效分析[J];壓力容器;2012年01期

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1 彭光達(dá);橡膠粉對水泥混凝土性能的影響研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2839716