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一次超载对焊接接头裂尖力学状态影响研究

发布时间:2018-12-21 15:21
【摘要】:在实际的工程机械结构服役过程中,偶尔会出现负荷在很短时间内突然增大,之后又回落到正常载荷的一次超载现象。相关研究和实验表明,一次超载会带来裂纹尖端闭合现象,进而影响裂纹的扩展历程。为了了解一次超载对含缺陷结构裂纹尖端力学状态的影响,本文以压水堆核电站一回路安全端含缺陷焊接接头作为研究对象,借助有限元模拟方法,对一次超载情况下异种金属焊接接头裂纹尖端应力应变场进行数值模拟计算与分析。主要研究工作如下:(1)以核电结构材料600镍基合金为研究对象,建立了单一材料的紧凑拉伸试样力学有限元模型,对裂纹尖端力学场进行了数值模拟计算,得到了一次超载过程中,裂纹长度和一次超载系数对镍基合金材料裂纹尖端应力应变场的影响规律。(2)以182合金和A508低合金钢异种金属焊接接头为研究对象,对材料界面及附近区域裂纹力学场进行了理论分析及模拟计算,获得了一次超载情况下,不同位置裂纹尖端力学场和塑性区的变化规律。(3)基于焊接接头非均质材料力学性能和三维实体模型,模拟分析了正常载荷和一次超载情况下安全端异种金属焊接接头径向内表面裂纹前沿应力应变场,得到了一次超载情况下,不同的裂纹位置、裂纹深度及一次超载系数对焊接接头裂纹尖端力学状态的影响规律。
[Abstract]:In the actual construction machinery structure service process, occasionally there will be a sudden increase in the load in a very short time, and then fall back to the normal load of the first overload phenomenon. Related studies and experiments show that a single overload will bring about the crack tip closure phenomenon and then affect the crack propagation process. In order to understand the effect of a single overload on the crack tip mechanical state of a structure with defects, this paper takes the welded joints with defects at the safety end of the primary circuit of PWR nuclear power station as the research object, and makes use of the finite element simulation method. Numerical simulation and analysis of stress and strain field at crack tip of dissimilar metal welded joint under single overload are carried out. The main research work is as follows: (1) the mechanical finite element model of the compact tensile specimen with a single material is established, and the mechanical field at the crack tip is numerically simulated. The effect of crack length and primary overload coefficient on the stress and strain field at the crack tip of Ni-based alloy is obtained. (2) the dissimilar metal welded joints of 182 alloy and A508 low alloy steel are studied. The theoretical analysis and simulation of the mechanical field of the interface of the material and the nearby crack are carried out, and the results are obtained in the case of primary overload. The variation of mechanical field and plastic zone of crack tip in different positions. (3) based on the mechanical properties of heterogeneous materials and 3D solid model of welded joints, The stress and strain field at the front of radial internal surface crack of the safety end dissimilar metal welded joint under normal load and one overload is simulated and analyzed, and the different crack positions are obtained in the case of single overload. The influence of crack depth and primary overload coefficient on the crack tip mechanical state of welded joints.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU607

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