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文檔簡介
1、隨著斷裂力學理論的不斷成熟以及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,斷裂力學在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,應(yīng)用斷裂力學理論對在役壓力管道進行安全評定具有十分重要的意義,但是對于一些含裂紋缺陷結(jié)構(gòu)進行安全評定仍然缺乏可以直接利用的斷裂參數(shù)值。本文以斷裂力學為基礎(chǔ),采用有限元分析方法,借助ANSYS有限元分析軟件,對焊制異徑三通進行了研究。包括: (1)建立了無缺陷焊制異徑三通的有限元模型并對其進行應(yīng)力分析。結(jié)果表明:內(nèi)壓作用以及內(nèi)壓彎矩聯(lián)合作用
2、時,三通的肩部和腹部均存在較大的應(yīng)力集中,是三通的危險部位,這兩處容易出現(xiàn)裂紋。 (2)確定了肩部含軸向穿透裂紋焊制異徑三通有限元模型的建立方法。選擇單元SOLID95和單元SOLID45建立了含中心穿透裂紋平板和含軸向穿透裂紋直管的有限元模型,計算了不同尺寸的KI值,并將計算得到的KI值與Kumar提供的平板KI解以及EPRI提供直管KI解比較,發(fā)現(xiàn)計算值的誤差在工程允許范圍之內(nèi),證明所選擇的單元和所使用的建模方法是正確的。
3、 (3)研究了不同支管管徑、不同管長尺寸的影響,選擇了三通實體模型;研究了管軸向、管環(huán)向、管壁的單元分布的影響,建立了三通有限元模型,最終的有限元模型既能滿足精度要求又能節(jié)省計算時間。 (4)計算了內(nèi)壓載荷,彎矩載荷下各幾何尺寸和裂紋尺寸三通的應(yīng)力強度因子KI,進一步換算成形狀因子F并擬合成公式。 (5)給出了全塑性解系數(shù)h1數(shù)據(jù)庫。通過處理ANSYS中材料非線性的定義,引入了材料冪硬化指數(shù)n。利用ANSYS提供的
4、APDL語言編寫了J積分求解程序,求解了內(nèi)壓載荷、不同載荷比的內(nèi)壓彎矩聯(lián)合載荷下,不同裂紋尺寸、不同壁厚三通的J積分值,并根據(jù)EPRI工程方法處理得到全塑性解系數(shù)h1。 (6)繪制了失效評定曲線并與GB/T19624-2004二級評定曲線相比較。根據(jù)計算的F值和h1值,利用CEGB新R6選擇3曲線方程結(jié)合EPRI工程方法作出了失效評定曲線并與GB/T19624-2004二級評定曲線作了比較分析,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀特性直接影響了塑性區(qū)修
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