纳入裂尖拘束效应的承压管道蠕变裂纹扩展寿命评价
发布时间：2023-05-04 01:31
蠕变裂纹扩展寿命的准确评价是高温部件完整性评定、寿命设计和运行维护中的核心问题。基于宏观单参数C*的蠕变断裂力学的寿命评价方法,未有效纳入裂尖拘束效应的影响,因而其评价结果过于保守或非保守。为了提高含裂纹高温部件蠕变寿命评价的准确性,需要研究发展纳入裂尖拘束效应的高温部件蠕变裂纹扩展寿命评价的理论和技术方法。本文以纳入裂尖拘束效应的高温承压管道蠕变裂纹扩展寿命评价方法为研究目标,通过数值模拟、试验数据和理论分析相结合的方法,基于拘束参数R*,系统研究了不同几何三维试样的蠕变裂尖拘束表征;材料拘束相关的蠕变裂纹扩展速率;含轴向和环向半椭圆内表面裂纹承压管道的蠕变拘束和拘束参数R*解;材料蠕变性能对拘束参数R*的影响;基于C*-R*纳入裂尖拘束效应的承压管道蠕变裂纹扩展寿命预测和评价方法等。论文研究工作及主要结论如下:(1)通过有限元计算分析表征了不同几何、裂纹深度和加载方式三维试样的蠕变裂尖拘束。将拘束参数R*和不同拘束试样的蠕变裂纹扩展试验数据相结合,建立了 316H钢拘束相关的蠕变裂纹扩展速率式。(2)通过三维有限元分析,对高温空气环境下不同裂纹尺寸和径厚比的含轴向、环向半椭圆内表面...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 蠕变裂纹扩展机理
1.3 蠕变裂纹扩展速率的预测
1.3.1 基于理论模型的蠕变裂纹扩展速率预测
1.3.2 基于延性耗竭损伤模型和有限元法的蠕变裂纹扩展预测
1.3.3 基于蠕变断裂力学的蠕变裂纹扩展预测
1.4 弹塑性裂尖拘束效应研究简介
1.5 蠕变拘束理论及其应用的研究现状
1.5.1 拘束对蠕变裂纹扩展速率的影响
1.5.2 蠕变裂尖拘束的定量化表征
1.5.3 试样和管道的蠕变裂尖拘束表征及拘束相关的CCG速率预测
1.6 蠕变拘束效应及纳入拘束效应的蠕变裂纹扩展寿命预测研究存在的问题
1.7 本文研究内容
第2章 316H钢不同试样蠕变拘束表征及拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
2.1 引言
2.2 有限元模型
2.2.1 材料
2.2.2 试样有限元模型
2.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
2.4 316H钢不同几何试样的蠕变拘束表征
2.5 316H钢拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
2.6 预测的蠕变裂纹扩展速率和实验数据的对比
2.7 小结
第3章 含轴向表面裂纹承压管道蠕变拘束分析及拘束参数解
3.1 前言
3.2 有限元模型和数值方法
3.2.1 材料
3.2.2 含轴向裂纹管道有限元模型
3.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
3.4 结果及讨论
3.4.1 轴向半椭圆表面裂纹承压管道蠕变裂尖拘束
3.4.2 轴向半椭圆表面裂纹承压管道的R*参数解
3.4.3 管道拘束相关的蠕变裂纹扩展速率预测
3.5 小结
第4章 含环向表面裂纹承压管道蠕变拘束分析及拘束参数解
4.1 前言
4.2 有限元模型和数值方法
4.2.1 材料
4.2.2 含环向裂纹管道有限元模型
4.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
4.4 结果及讨论
4.4.1 含环向内表面裂纹承压管道的蠕变裂尖拘束
4.4.2 环向表面裂纹承压管道的R*解
4.4.3 环向裂纹与轴向裂纹承压管道拘束参数R*的比较
4.4.4 管道拘束相关的蠕变裂纹扩展速率预测
4.5 小结
第5章 材料蠕变性能对蠕变裂尖拘束参数R*的影响
5.1 前言
5.2 有限元模型和数值方法
5.2.1 材料
5.2.2 试样有限元模型
5.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
5.4 结果和讨论
5.4.1 材料诺顿参数对拘束参数R*的影响
5.4.2 不同拘束水平时蠕变指数n对参数R*的影响
5.4.3 不同蠕变性能材料的拘束参数R*的工程估算方法
5.5 小结
第6章 不同试样几何面内与面外蠕变裂尖拘束的三维有限元分析
6.1 前言
6.2 蠕变裂尖拘束参数
6.3 有限元模型和蠕变裂尖拘束参数的计算
6.3.1 材料
6.3.2 不同试样几何的有限元模型
6.3.3 蠕变裂尖拘束参数的计算
6.4 结果和讨论
6.4.1 裂尖前拘束参数R*,h和Tz的分布
6.4.2 拘束参数R*沿试样厚度的分布
6.4.3 拘束参数h沿试样厚度的分布
6.5 面内与面外拘束参数的相关性
6.6 小结
第7章 纳入拘束效应的含轴向表面裂纹承压管道的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.1 前言
7.2 轴向半椭圆表面裂纹管道材料和几何
7.3 蠕变拘束参数R*和拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
7.4 断裂参数C*的计算
7.5 拘束参数R*的计算
7.6 基于二参数C*-R*的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.7 基于有限元计算的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.7.1 有限元模型和数值方法
7.7.2 基于有限元计算的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.8 小结
第8章 总结与展望
8.1 主要结论
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间已发表论文
本文编号：3807677
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 蠕变裂纹扩展机理
1.3 蠕变裂纹扩展速率的预测
1.3.1 基于理论模型的蠕变裂纹扩展速率预测
1.3.2 基于延性耗竭损伤模型和有限元法的蠕变裂纹扩展预测
1.3.3 基于蠕变断裂力学的蠕变裂纹扩展预测
1.4 弹塑性裂尖拘束效应研究简介
1.5 蠕变拘束理论及其应用的研究现状
1.5.1 拘束对蠕变裂纹扩展速率的影响
1.5.2 蠕变裂尖拘束的定量化表征
1.5.3 试样和管道的蠕变裂尖拘束表征及拘束相关的CCG速率预测
1.6 蠕变拘束效应及纳入拘束效应的蠕变裂纹扩展寿命预测研究存在的问题
1.7 本文研究内容
第2章 316H钢不同试样蠕变拘束表征及拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
2.1 引言
2.2 有限元模型
2.2.1 材料
2.2.2 试样有限元模型
2.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
2.5 316H钢拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
2.6 预测的蠕变裂纹扩展速率和实验数据的对比
2.7 小结
第3章 含轴向表面裂纹承压管道蠕变拘束分析及拘束参数解
3.1 前言
3.2 有限元模型和数值方法
3.2.1 材料
3.2.2 含轴向裂纹管道有限元模型
3.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
3.4 结果及讨论
3.4.1 轴向半椭圆表面裂纹承压管道蠕变裂尖拘束
3.4.2 轴向半椭圆表面裂纹承压管道的R*参数解
3.4.3 管道拘束相关的蠕变裂纹扩展速率预测
3.5 小结
第4章 含环向表面裂纹承压管道蠕变拘束分析及拘束参数解
4.1 前言
4.2 有限元模型和数值方法
4.2.1 材料
4.2.2 含环向裂纹管道有限元模型
4.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
4.4 结果及讨论
4.4.1 含环向内表面裂纹承压管道的蠕变裂尖拘束
4.4.2 环向表面裂纹承压管道的R*解
4.4.3 环向裂纹与轴向裂纹承压管道拘束参数R*的比较
4.4.4 管道拘束相关的蠕变裂纹扩展速率预测
4.5 小结
第5章 材料蠕变性能对蠕变裂尖拘束参数R*的影响
5.1 前言
5.2 有限元模型和数值方法
5.2.1 材料
5.2.2 试样有限元模型
5.3 载荷无关的蠕变拘束参数R*
5.4 结果和讨论
5.4.1 材料诺顿参数对拘束参数R*的影响
5.4.2 不同拘束水平时蠕变指数n对参数R*的影响
5.4.3 不同蠕变性能材料的拘束参数R*的工程估算方法
5.5 小结
第6章 不同试样几何面内与面外蠕变裂尖拘束的三维有限元分析
6.1 前言
6.2 蠕变裂尖拘束参数
6.3 有限元模型和蠕变裂尖拘束参数的计算
6.3.1 材料
6.3.2 不同试样几何的有限元模型
6.3.3 蠕变裂尖拘束参数的计算
6.4 结果和讨论
6.4.1 裂尖前拘束参数R*,h和Tz的分布
6.4.2 拘束参数R*沿试样厚度的分布
6.4.3 拘束参数h沿试样厚度的分布
6.5 面内与面外拘束参数的相关性
6.6 小结
第7章 纳入拘束效应的含轴向表面裂纹承压管道的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.1 前言
7.2 轴向半椭圆表面裂纹管道材料和几何
7.3 蠕变拘束参数R*和拘束相关的蠕变裂纹扩展速率
7.4 断裂参数C*的计算
7.5 拘束参数R*的计算
7.6 基于二参数C*-R*的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.7 基于有限元计算的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.7.1 有限元模型和数值方法
7.7.2 基于有限元计算的蠕变裂纹扩展寿命评价
7.8 小结
第8章 总结与展望
8.1 主要结论
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间已发表论文
本文编号：3807677
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3807677.html
