斜接弯管内侧裂纹断裂参数研究

发布时间：2020-05-28 13:36

【摘要】： 断裂力学是在20世纪50年代以来,随着生产和科学技术的发展而蓬勃兴起并得到广泛应用的一门新兴学科。自70年代至今,断裂力学理论和实际应用都有相当大的发展.然而,对于工程中的一些含裂纹的结构,进行安全评定时可以直接应用的断裂参数解仍然很缺乏。本文以断裂力学理论为基础,运用有限元软件ANSYS建立含内侧环向内表面裂纹的斜接弯管模型,对其进行有限元分析,计算得到不同裂纹尺寸和不同载荷时,线弹性条件下的应力强度因子K_1值和弹塑性条件下的J积分值,进一步换算成工程上更容易应用的形状因子F值和全塑性解系数h_1,丰富现有的断裂参数数据库。本文包括以下几方面的工作: 1.简单介绍了我国在役压力管道使用现状以及国内外常用的压力管道安全评定技术,研究了断裂力学理论,从而为弯管断裂分析提供立题依据和理论储备。 2.应用ANSYS软件简单分析无缺陷斜接弯管在给定的内压和弯矩载荷下的应力分布规律,从而可以大致了解裂纹位置的当地应力场,为下面的分析提供一些依据。 3.以现有的EPRI结果为参考依据,对建立含裂纹有限元模型方法的正确性进行论证,从而为本文以后的工作提供依据和打下坚实的基础。 4.建立含内侧环向内表面裂纹的斜接弯管有限元模型,借助ANSYS后处理器中提供的计算应力强度因子模块,计算得到线弹性条件下的应力强度因子K_1并换算成形状因子F。利用线弹性分析计算得出的结果对模型的裂纹尖端进行了简单的塑性区修正,并讨论了修正方法的适用性。 5.根据能够描述材料各向同性强化特性的Voce硬化理论定义非线性材料,对本文所研究裂纹进行弹塑性有限元分析。根据EPRI中对于全塑性J积分处理方法,确定本文全塑性分析的计算方法。 6.在不同裂纹尺寸、不同内压和不同内压弯矩比例载荷作用下,计算全塑性J积分和全塑性解系数h_1,并整理编制了全塑性解系数h_1表格。 7.根据计算出的断裂参数绘制失效评定图,与国标采用的通用失效评定曲线做比较并进行研究讨论。 8.对模型的塑性极限载荷做了简单的计算研究,为含缺陷压力管件安全评定的进一步研究奠定了基础。
【图文】：

大连理工大学硕士学位论文行应力分析。如图2.4所示，本文选取沿管向A一B一C一D一E方向、中间对称面部位沿环向C一F一G方向、沿厚度H一C方向三个路径进行分析。J一‘八月SYS二.翻，.扭二，I，侣二哥1，图2.4斜接弯管有限元模型Fig.2.4F而 teelementmodelof而 teredelbow2.3.1内压作用下斜接弯管应力分布(l)位移约束及加载在图2.4所示的有限元模型中，由于此模型为1/2模型，是由完整模型从中间截开而得

Fig.3.3Distributionofthenodeofsingularityelement 3.1.2穿透裂纹板有限元模型的建立由于模型结构和载荷的对称性，，本文建立了1/4模型，有限元模型如图3.4所示。图3.4平板裂纹有限元模型Fig.3.4F而 teelementmodeloferackedPlanemodel
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH114

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本文编号：2685316