残余应力对压力容器破坏模式的影响分析

发布时间：2020-04-09 02:23

【摘要】： 在压力容器的设计及安全性评价中,先漏后爆(LBB)是一个十分重要的设计准则。所谓先漏后爆(LBB)是指容器在发生整体破坏前,表面裂纹穿透壁厚,所容流体发生泄漏的破坏方式,以避免由于快速整体破坏引起的灾难性事故。必须通过详细的表面裂纹扩展过程模拟,才能判断是否符合LBB设计要求。表面裂纹准静态扩展的几何形貌变化规律的预测,是先漏后爆(LBB)评判十分重要的课题之一。工程中可以用应力强度因子的变化,来模拟裂纹扩展的模式,目前已有文献研究了外载作用下的表面裂纹扩展形式。但是,压力容器中必然存在制造过程中引起的残余应力,仅考虑外载作用时满足LBB要求的结构,在残余应力的影响下会变得不满足。 本文对特定焊接残余应力场加载作用下含三维表面裂纹的压力容器模型,用有限元软件(ABAQUS)进行了表面裂纹准静态扩展模拟计算,引入了比因子概念来判别裂纹扩展形貌的新方法,得到如下结论: 1)残余应力起到了遏止表面裂纹厚度方向的扩展的作用,使得表面裂纹变得十分细长,容易导致爆破性破坏。因此在LBB设计中,必须考虑残余应力的作用; 2)表面裂纹的形状不能是随意的,正确的形状是裂尖前缘各点处于相同的扩展状态; 3)表面附近的应力强度因子与厚度方向上的应力强度因子的比值,是随长短轴比变化的,真实的表面裂纹形状,决定于该比值取合适的值。 本文提出的裂纹扩展形貌模拟方法,可以应用于外载和残余应力同时作用的情况,在得到总的应力强度因子的分布后,根据比因子判别裂纹的扩展形貌,并判断结构是否满足LBB设计要求。
【图文】：

二维网格划分Figure3.4Localmeshdivision

整体网格划分Figure3.5Globalmeshdivision
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH49

【引证文献】

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本文编号：2620154