斜接彎管內(nèi)側(cè)裂紋斷裂參數(shù)研究.pdf

1、斷裂力學(xué)是在20世紀50年代以來，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而蓬勃興起并得到廣泛應(yīng)用的一門新興學(xué)科。自70年代至今，斷裂力學(xué)理論和實際應(yīng)用都有相當大的發(fā)展。然而，對于工程中的一些含裂紋的結(jié)構(gòu)，進行安全評定時可以直接應(yīng)用的斷裂參數(shù)解仍然很缺乏。本文以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ)，運用有限元軟件ANSYS建立含內(nèi)側(cè)環(huán)向內(nèi)表面裂紋的斜接彎管模型，對其進行有限元分析，計算得到不同裂紋尺寸和不同載荷時，線彈性條件下的應(yīng)力強度因子KI值和彈塑性條件下的J積分值

2、，進一步換算成工程上更容易應(yīng)用的形狀因子F值和全塑性解系數(shù)h1，豐富現(xiàn)有的斷裂參數(shù)數(shù)據(jù)庫。本文包括以下幾方面的工作： 1.簡單介紹了我國在役壓力管道使用現(xiàn)狀以及國內(nèi)外常用的壓力管道安全評定技術(shù)，研究了斷裂力學(xué)理論，從而為彎管斷裂分析提供立題依據(jù)和理論儲備。 2.應(yīng)用ANSYS軟件簡單分析無缺陷斜接彎管在給定的內(nèi)壓和彎矩載荷下的應(yīng)力分布規(guī)律，從而可以大致了解裂紋位置的當?shù)貞?yīng)力場，為下面的分析提供一些依據(jù)。 3.以現(xiàn)

3、有的EPRI結(jié)果為參考依據(jù)，對建立含裂紋有限元模型方法的正確性進行論證，從而為本文以后的工作提供依據(jù)和打下堅實的基礎(chǔ)。 4.建立含內(nèi)側(cè)環(huán)向內(nèi)表面裂紋的斜接彎管有限元模型，借助ANSYS后處理器中提供的計算應(yīng)力強度因子模塊，計算得到線彈性條件下的應(yīng)力強度因子KI并換算成形狀因子F。利用線彈性分析計算得出的結(jié)果對模型的裂紋尖端進行了簡單的塑性區(qū)修正，并討論了修正方法的適用性。 5.根據(jù)能夠描述材料各向同性強化特性的Voce硬

4、化理論定義非線性材料，對本文所研究裂紋進行彈塑性有限元分析。根據(jù)EPRI中對于全塑性J積分處理方法，確定本文全塑性分析的計算方法。 6.在不同裂紋尺寸、不同內(nèi)壓和不同內(nèi)壓彎矩比例載荷作用下，計算全塑性J積分和全塑性解系數(shù)h1，并整理編制了全塑性解系數(shù)h1表格。 7.根據(jù)計算出的斷裂參數(shù)繪制失效評定圖，與國標采用的通用失效評定曲線做比較并進行研究討論。 8.對模型的塑性極限載荷做了簡單的計算研究，為含缺陷壓力管件安