稳态与非稳态下P92材料高温蠕变裂纹扩展研究

发布时间：2022-01-26 15:12

　　高温蠕变裂纹扩展是当前高温高压下工作的构件的主要失效模式。由于蠕变裂纹在前期形成和损伤积累的过程中不易检测和控制,而在后期,蠕变裂纹在前期损伤的积累下会迅速扩展,这样极易导致构件突然失效,给生产生活及人们的生命财产安全带来巨大的损失。多年来,很多学者不断投入到高温蠕变裂纹的研究中,为后人的研究打下了坚实的基础。但是,对于非稳态下裂纹深度和几何形状对C（t）积分的影响,以及稳态阶段裂尖的各种应变随时间的变化规律,尚无系统的研究,本文以高温材料P92钢为研究对象,应用有限元仿真软件ABAQUS对高温蠕变裂纹扩展的不同阶段进行了研究,主要研究内容如下:（1）在裂纹尚未进入稳态扩展阶段时,其裂纹尖端仍然符合HRR场,因此,在有些情况下,若忽略该阶段,将会导致蠕变裂纹寿命预测不准确甚至出错。本文对不同裂纹深度、不同几何形状的试样进行了大量的建模,并结合裂纹尖端应力状态进行了深入分析。研究表明,随着裂纹深度的加深,拘束作用增大,C（t）积分值减小;不同几何情况下,C（t）积分值为:CST试样>CT试样>SENT试样。（2）针对蠕变裂纹扩展的稳态阶段,基于延性耗竭模型,采用单元失效方法,... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

平均蠕变应变示意图

图 1.3 节点释放技术示意图效技术是指当某个高斯积分点的累积蠕变损伤达到临界值时（ 降为一个极小的值，使该单元失去承载能力，通常仿真中将该点极小的值，因此，该方法又称为高斯点刚度置零法。该方法不需径，并且适用于三维模型，因此得到了广泛的应用[55-58]。华东理裂纹分析中均采用了该方法[24, 34-36, 43, 45, 47]，结果显示，仿真方法致性，证明了该方法的可行性。在研究中发现，由于该方法只是将裂纹尖端的积分点弹性模量降元作为裂纹扩展面，但是实际上并没有真的产生裂纹，这将会导线位移速率小于试验结果，进而导致同一裂纹扩展速率下的 C*图 1.4 所示[59]。对此，刘军等[60]提出用于蠕变裂纹扩展数值模拟真结果的载荷线位移率进行修正，从而等到更为正确的结果。

图 1.3 节点释放技术示意图指当某个高斯积分点的累积蠕变损伤达到临极小的值，使该单元失去承载能力，通常仿真，因此，该方法又称为高斯点刚度置零法。该适用于三维模型，因此得到了广泛的应用[55-5中均采用了该方法[24, 34-36, 43, 45, 47]，结果显示，明了该方法的可行性。发现，由于该方法只是将裂纹尖端的积分点纹扩展面，但是实际上并没有真的产生裂纹，率小于试验结果，进而导致同一裂纹扩展速示[59]。对此，刘军等[60]提出用于蠕变裂纹扩展载荷线位移率进行修正，从而等到更为正确

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于C（t）积分及参数Ac的P92钢高温蠕变裂纹扩展研究[J]. 田兰兰,刘军,何滨,陈建恩,王肖锋,葛为民.  材料导报. 2017(18)
[2]P92主蒸汽直管的选型及建议[J]. 徐传海,薛家春.  电力建设. 2010(01)

博士论文
[1]基于应变的损伤力学模型及其在蠕变裂纹扩展数值模拟中的应用[D]. 温建锋.华东理工大学 2014
[2]纳入拘束效应的含裂纹结构蠕变寿命评价方法研究[D]. 谈建平.华东理工大学 2014
[3]考虑拘束效应的高温下含缺陷P92管道寿命评估方法研究[D]. 赵雷.天津大学 2012
[4]P92钢焊接残余应力场及对高温寿命的影响研究[D]. 姜运建.天津大学 2011

硕士论文
[1]不同拘束效应对蠕变裂纹扩展影响的数值分析研究[D]. 何滨.天津理工大学 2017
[2]残余应力对不同几何和材料拘束试样蠕变裂纹起裂和扩展行为的影响[D]. 宋晓梅.华东理工大学 2016



本文编号：3610708