含缺陷焊接結(jié)構(gòu)的疲勞評(píng)估是壓力容器疲勞壽命評(píng)估研究的一個(gè)重要方面,各國(guó)也制訂了含缺陷焊接結(jié)構(gòu)疲勞評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。隨著我國(guó)壓力容器的發(fā)展向結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、工作環(huán)境惡劣化、大型化轉(zhuǎn)變,對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)要求也相應(yīng)的提高。在某些特殊情況下需對(duì)含缺陷的結(jié)構(gòu)做出快速準(zhǔn)確的評(píng)價(jià),但目前國(guó)內(nèi)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范尚未達(dá)到這一要求,而英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS7910基于合于使用原則下實(shí)現(xiàn)了對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)的疲勞壽命快速評(píng)估,但標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)裂紋的等效基礎(chǔ)以及裂紋尺寸等效圖和疲勞等級(jí)圖的來(lái)歷尚缺乏詳細(xì)的介紹。本文以T型焊接接頭為研究對(duì)象,針對(duì)接頭中含埋藏裂紋和焊趾處表面裂紋的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命問(wèn)題進(jìn)行了探討,并對(duì)其中焊趾處表面裂紋的等效基礎(chǔ)以及埋藏裂紋的擴(kuò)展模式進(jìn)行了分析計(jì)算,為我國(guó)制定相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)。Q420R鋼是一種新被納入壓力容器專用鋼板中的新材料,該材料基于疲勞等級(jí)法的疲勞評(píng)估適用性需進(jìn)一步研究,本文也通過(guò)對(duì)Q420R鋼T型焊接接頭進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)研究,分析研究了該材料的疲勞性能以及通過(guò)對(duì)比該接頭P-S-N曲線與疲勞等級(jí)法中的曲線研究了該材料基于疲勞等級(jí)法疲勞壽命評(píng)估的適用性。對(duì)我國(guó)制定相關(guān)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)提供理論及數(shù)據(jù)支撐,本文... 

【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

名義應(yīng)力S-N曲線[14]

含埋藏裂紋的Q420R鋼T型接頭疲勞壽命快速評(píng)價(jià)5圖1-2過(guò)渡半徑對(duì)集中應(yīng)力的影響[16]Figurea1-2.Influenceofthefictitiousradiusonthescatter由于焊趾處結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性導(dǎo)致應(yīng)力相對(duì)集中，因此T型焊接接頭疲勞斷裂失效主要發(fā)生在熔合區(qū)焊趾處。很多學(xué)者也對(duì)此做了很多研究。M.R.Nikfam等[18]在等幅三點(diǎn)彎曲條件下，對(duì)鋼材焊接T型接頭進(jìn)行了一系列的高周疲勞試驗(yàn)，并用擴(kuò)展有限元法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真，其中利用水平集函數(shù)對(duì)裂紋及其擴(kuò)展進(jìn)行了表征，消除了再畫(huà)網(wǎng)格的需要。結(jié)果表明，擴(kuò)展有限元法對(duì)裂紋擴(kuò)展、擴(kuò)展速度、破壞循環(huán)次數(shù)、裂紋形狀和最終裂紋尺寸的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。擴(kuò)展有限元法預(yù)測(cè)的疲勞壽命平均誤差在-20.7%到+0.9%之間。從數(shù)值模型得到的斷口形貌與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)形貌基本吻合。武銳鋒等[19]通過(guò)三維的仿真軟件模擬了焊趾處表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子校正因子的變化規(guī)律，然后與BS7910標(biāo)準(zhǔn)中推薦的典型節(jié)點(diǎn)表面裂紋校正因子的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示：焊趾處表面裂紋沿深度方向的應(yīng)力強(qiáng)度因子的修正系數(shù)和模擬出來(lái)的修正系數(shù)相差不大。而在沿裂紋長(zhǎng)度方向在板厚范圍內(nèi)和模擬結(jié)果也相差不大，但超出范圍后相差較大。而對(duì)于含裂紋T型焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命評(píng)估的研究較少，仍需要進(jìn)一步研究。1.3.2焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法焊接結(jié)構(gòu)中的疲勞強(qiáng)度理論是將在金屬結(jié)構(gòu)通用的疲勞理論應(yīng)用在焊接結(jié)構(gòu)中[20,21]，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）把焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析方法分為四大類[22,23]：熱點(diǎn)應(yīng)力法，斷裂力學(xué)方法，名義應(yīng)力法，有效缺口應(yīng)力方法。近年來(lái)，疲勞等級(jí)法也得到了迅速地發(fā)展。由于其評(píng)價(jià)的快速性，引起了工程界的廣泛關(guān)注和重視，也逐漸受到了很多研究疲勞壽命分析方法學(xué)者的關(guān)注：（1）名義應(yīng)力法該方法相對(duì)其他分析方法來(lái)

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8的疲勞等級(jí)低，就認(rèn)為該結(jié)構(gòu)中的缺陷是可以被接受的，反之認(rèn)為不可接受。然而，該標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于該方法適用于裂紋的理論基礎(chǔ)及等效原理尚缺乏詳細(xì)的論述，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也尚未采用該方法對(duì)裂紋進(jìn)行疲勞評(píng)定。1.4BS7910中疲勞壽命評(píng)估方法BS7910標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于疲勞壽命評(píng)估的方法主要有兩種，一種是基于斷裂力學(xué)對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)估，還有一種是基于疲勞等級(jí)評(píng)定方法對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)估。這兩種方法的評(píng)估對(duì)象都是對(duì)有初始裂紋尺寸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行壽命評(píng)估，也可對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估。1.4.1基于斷裂力學(xué)的裂紋擴(kuò)展理論裂紋擴(kuò)展理論的研究少不了對(duì)斷裂力學(xué)這一學(xué)科的研究，因?yàn)閿嗔蚜W(xué)就是一門(mén)研究裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)變化以及裂紋擴(kuò)展規(guī)律的學(xué)科。斷裂力學(xué)分析是一種研究含裂紋的材料中裂紋是否擴(kuò)展和裂紋如何擴(kuò)展的力學(xué)分析方法。且斷裂力學(xué)方法可用于合理解釋低應(yīng)力脆性斷裂事故的原因。斷裂力學(xué)的出現(xiàn)改變了只要安全系數(shù)夠高，就能保證結(jié)構(gòu)安全的思想[45]。裂紋通常根據(jù)其幾何特性分為貫穿裂紋，表面裂紋，角裂紋，埋藏裂紋等。線彈性裂紋擴(kuò)展和斷裂是由K的大小來(lái)確定，因此，在斷裂力學(xué)中計(jì)算相關(guān)裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子至關(guān)重要。經(jīng)典的Paris公式是由Paris經(jīng)大量的疲勞試驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的裂紋擴(kuò)展速率da/dN與應(yīng)力強(qiáng)度因子K之間的關(guān)系。因此建立了經(jīng)典的Paris公式，兩邊取對(duì)數(shù)可得到如下圖1-3所示的曲線。圖1-3da/dN與K的關(guān)系曲線Figure1-3.Relationcurvebetweenda/dNandK

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大壁厚Q420高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼焊接裂紋失效分析[J]. 張明,崔勇,劉振偉,楊烽.  焊管. 2019(10)
[2]Q420R壓力容器用鋼板焊接工藝評(píng)定研究[J]. 姚小靜,韓偉,杜洪陽(yáng).  焊接技術(shù). 2019(08)
[3]罐車用Q420R鋼焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J]. 徐琛,張計(jì)謀,劉立彪,程浩軒,譚小斌,何福晶.  金屬材料與冶金工程. 2018(06)
[4]含表面裂紋焊接結(jié)構(gòu)疲勞評(píng)定的質(zhì)量等級(jí)方法[J]. 楊建國(guó),郝建松,李曰兵,鄭文健,高增梁,張鵬程.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(14)
[5]海底管道基于風(fēng)險(xiǎn)和可靠性理論的合于使用評(píng)價(jià)[J]. 陳秋華,崔礦慶,盧進(jìn),邵輝,晁陽(yáng).  油氣田地面工程. 2018(02)
[6]汽車罐車罐內(nèi)E類焊接接頭檢驗(yàn)的探討[J]. 高萬(wàn)東.  化工機(jī)械. 2018(01)
[7]基于裂紋閉合效應(yīng)的疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究[J]. 王愛(ài)君,欒春光.  煤礦機(jī)械. 2018(02)
[8]焊后熱處理溫度對(duì)Q420R性能與組織的影響[J]. 劉立彪,張計(jì)謀,譚小斌,龍淵,楊文志.  世界有色金屬. 2017(23)
[9]焊接結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計(jì)理論與方法[J]. 兆文忠,李向偉,董平沙.  焊接技術(shù). 2017(08)
[10]鎂合金焊接接頭疲勞性能研究進(jìn)展[J]. 鄧海鵬,何柏林.  兵器材料科學(xué)與工程. 2016(04)

博士論文
[1]多軸載荷下含埋藏裂紋結(jié)構(gòu)的斷裂分析與結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定方法研究[D]. 呂原君.浙江工業(yè)大學(xué) 2018
[2]三維復(fù)合型脆性斷裂行為的數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 朱莉.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]高速列車結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力疲勞評(píng)定方法及應(yīng)用研究[D]. 王斌杰.北京交通大學(xué) 2008

碩士論文
[1]在役含缺陷壓力容器安全評(píng)估方法研究[D]. 杜圓.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]高速列車車體鋁合金橫梁疲勞可靠性研究[D]. 邱凡.北京交通大學(xué) 2015
[3]熱點(diǎn)應(yīng)力法及其在起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[D]. 陳飛宇.武漢科技大學(xué) 2012
[4]鎂/鋁合金焊接接頭疲勞評(píng)定的熱點(diǎn)應(yīng)力法研究[D]. 李娟.太原理工大學(xué) 2011
[5]基于非線性應(yīng)力峰值自平衡的焊接結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法[D]. 劉磊.大連理工大學(xué) 2010
[6]基于熱點(diǎn)應(yīng)力法的轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件疲勞壽命研究[D]. 王忠.西南交通大學(xué) 2006
[7]基于BS7910的X65鋼焊接管線疲勞評(píng)定[D]. 劉洪偉.天津大學(xué) 2004



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