本文關(guān)鍵詞：壓力容器的疲勞壽命與裂紋擴(kuò)展規(guī)律分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,工業(yè)的進(jìn)步,壓力容器已經(jīng)廣泛的用于石油、化工等工業(yè)部門以及日常生活當(dāng)中。大量壓力容器與各類承壓設(shè)備都是在復(fù)雜的載荷下工作,容易引起工程結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展,進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難性的破壞。因此,對疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律以及裂紋擴(kuò)展行為預(yù)測方法,進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)的工程意義。本文采取數(shù)值計(jì)算與模擬相結(jié)合的研究方法,對壓力容器受力情況及使用壽命進(jìn)行分析；對不同初始形貌的表面裂紋擴(kuò)展形貌進(jìn)行模擬；對在相同載荷下不同溫度下的裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行估算。主要研究內(nèi)容及成果如下。 針對壓力容器的結(jié)構(gòu)及受力狀況,建立模型及載荷約束,對壓力容器的各部位受力及變形情況進(jìn)行分析,模擬壓力容器的工作狀況得到其整體的使用壽命,確定壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)。 在壓力容器中存在的表面裂紋,表面半橢圓裂紋周邊的應(yīng)力強(qiáng)度因子K隨θ而變化。沿短、長半軸處裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子決定該處裂紋擴(kuò)展速率,從而影響裂紋擴(kuò)展形貌。運(yùn)用數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較,并運(yùn)用ANSYS有限元分析,確定裂紋擴(kuò)展長度與深度的關(guān)系,以期為含有表面裂紋體的壓力容器疲勞剩余使用壽命評(píng)估提供依據(jù)。 針對壓力容器服役條件,以壓力容器用鋼316L為研究對象,并以前人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。對鋼材在25、200、400、550℃下的材料參數(shù)與裂紋擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行分析,得出一個(gè)描述裂紋擴(kuò)展速率da/dN與材料性能常數(shù)的關(guān)系式,該關(guān)系式可用于預(yù)測材料不同溫度情況下的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。
【關(guān)鍵詞】：壓力容器 疲勞壽命 表面裂紋 裂紋深度 擴(kuò)展規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH49
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 插圖索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 壓力容器研究動(dòng)向13-14
• 1.3 壓力容器缺陷疲勞的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 裂紋擴(kuò)展的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 裂紋擴(kuò)展形貌研究15
• 1.4.2 裂紋擴(kuò)展速率研究15-18
• 1.4.3 裂紋擴(kuò)展行為的預(yù)測模型18
• 1.5 溫度對裂紋擴(kuò)展速率的影響18-20
• 1.6 論文主要內(nèi)容20-21
• 1.6.1 研究的意義20
• 1.6.2 研究內(nèi)容及主要工作20-21
• 第2章 疲勞分析與裂紋擴(kuò)展基礎(chǔ)21-30
• 2.1 疲勞破壞機(jī)理21-23
• 2.1.1 疲勞裂紋萌生機(jī)理21-22
• 2.1.2 疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)理22-23
• 2.2 疲勞分析方法23-25
• 2.2.1 應(yīng)力疲勞法與應(yīng)變疲勞法24
• 2.2.2 斷裂力學(xué)法24-25
• 2.3 裂紋的形式及分類25-26
• 2.4 疲勞裂紋擴(kuò)展26-29
• 2.4.1 應(yīng)力疲勞條件下的裂紋擴(kuò)展26-27
• 2.4.2 影響裂紋擴(kuò)展的若干因素27-28
• 2.4.3 應(yīng)變疲勞條件下的裂紋擴(kuò)展28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 壓力容器的疲勞壽命分析30-43
• 3.1 壓力容器的靜力學(xué)分析30-35
• 3.1.1 建立有限元模型30-32
• 3.1.2 施加約束及載荷32-33
• 3.1.3 結(jié)果分析33-35
• 3.2 容器壁重要部位分析35-39
• 3.2.1 外表面PATH 1路徑上應(yīng)力結(jié)果35-37
• 3.2.2 內(nèi)表面PATH 2路徑上應(yīng)力結(jié)果37-38
• 3.2.3 封頭處應(yīng)力分析38-39
• 3.3 壓力容器壽命分析39-42
• 3.3.1 壽命計(jì)算中的修正方法39
• 3.3.2 壽命計(jì)算過程39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 壓力容器中表面裂紋的擴(kuò)展規(guī)律43-60
• 4.1 壓力容器應(yīng)力分析44
• 4.1.1 圓筒形體應(yīng)力計(jì)算44
• 4.1.2 理論與模擬結(jié)果比較44
• 4.2 壓力容器中縱向表面裂紋44-47
• 4.2.1 表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子45-46
• 4.2.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子的模擬計(jì)算46-47
• 4.3 擴(kuò)展規(guī)律分析47-48
• 4.4 曲線擬合及結(jié)果分析48-49
• 4.5 裂紋擴(kuò)展模擬49-52
• 4.5.1 插入裂紋49-50
• 4.5.2 計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子50-51
• 4.5.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子擬合51-52
• 4.5.4 裂紋擴(kuò)展52
• 4.6 模擬結(jié)果分析52-58
• 4.6.1 擴(kuò)展形貌52-54
• 4.6.2 裂紋緣的應(yīng)力強(qiáng)度因子54
• 4.6.3 裂紋擴(kuò)展規(guī)律54-58
• 4.7 本章小結(jié)58-60
• 第5章 溫度對裂紋擴(kuò)展速率的影響60-68
• 5.1 裂紋張開位移的COD理論60-62
• 5.1.1 Irwin裂紋張開位移準(zhǔn)則60
• 5.1.2 D-B裂紋張開位移準(zhǔn)則60-61
• 5.1.3 裂紋張開位移的計(jì)算公式61-62
• 5.2 裂紋擴(kuò)展速率62-63
• 5.2.1 裂紋擴(kuò)展速率公式62
• 5.2.2 裂紋擴(kuò)展速率公式推導(dǎo)62-63
• 5.3 溫度對材料參數(shù)及裂紋擴(kuò)展速率的影響63-64
• 5.4 不同溫度下裂紋擴(kuò)展速率推導(dǎo)64-67
• 5.4.1 裂紋擴(kuò)展速率預(yù)測64
• 5.4.2 結(jié)果對比64-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：壓力容器的疲勞壽命與裂紋擴(kuò)展規(guī)律分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：421770