變壓吸附器疲勞特性及壽命研究.pdf

1、變壓吸附器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法依據(jù)是S-N曲線(xiàn)，然而材料的S-N曲線(xiàn)都是通過(guò)無(wú)裂紋的光滑試樣測(cè)得的。鑒于變壓吸附器在制造運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生缺陷，因此傳統(tǒng)方法并不能充分保證變壓吸附器運(yùn)行過(guò)程中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，也不能對(duì)含有缺陷的設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)定。斷裂力學(xué)理論的快速發(fā)展和不斷完善，為含缺陷壓力容器的評(píng)定提供了科學(xué)依據(jù)。本文采用有限元方法，對(duì)某一型號(hào)的變壓吸附器完成了分析設(shè)計(jì)，并對(duì)該設(shè)備出現(xiàn)裂紋后的疲勞壽命進(jìn)行了估算。本文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論總結(jié)如

2、下：
　　按照變壓吸附器的設(shè)計(jì)要求，計(jì)算得到了筒體和封頭的名義厚度。依照J(rèn)B-4732（2005年確認(rèn)版）的規(guī)定，用計(jì)算得到的壁厚值對(duì)變壓吸附器進(jìn)行了強(qiáng)度校核和疲勞校核，計(jì)算所得的壁厚值滿(mǎn)足該設(shè)備的使用要求。使用該變壓吸附器的材料Q345R進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)CT試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)頻率分別為0.1HZ和0.2HZ時(shí)，試樣的疲勞壽命稍有差別，但擴(kuò)展速率基本相同。對(duì)試樣的斷裂面進(jìn)行了微觀形貌分析，能夠觀察到明顯的韌窩存在，得到了該

3、材料的疲勞斷裂屬于韌性斷裂的結(jié)論。
　　在不考慮焊縫金相組織的假設(shè)下，利用ABAQUS擴(kuò)展有限元功能無(wú)需定義裂紋路徑即可實(shí)現(xiàn)裂紋的任意方向擴(kuò)展的特點(diǎn)，仿真分析后發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)在變壓吸附器中上部接管中結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。通過(guò)在該位置以0.9mm為初始裂紋長(zhǎng)度、1mm為間隔分別預(yù)設(shè)13組裂紋深度，分析后得到應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍和裂紋深度之間的關(guān)系式。在得到裂紋參數(shù)之后，以Pairs公式為基礎(chǔ)，計(jì)算得到變壓吸附器裂紋從初始長(zhǎng)度擴(kuò)展到臨界長(zhǎng)度時(shí)仍有5