焦炭塔用材15CrMoR低周疲劳寿命试验研究

发布时间：2017-06-30 06:15

  本文关键词：焦炭塔用材15CrMoR低周疲劳寿命试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：焦炭塔是延迟焦化工艺中的关键设备,其工作环境恶劣,在反复的交变载荷和温度变化的条件下,筒体环焊缝附近容易发生鼓胀、开裂,影响设备的安全运行,因此对焦炭塔用材低周疲劳寿命进行研究非常重要。本文制作了焦炭塔用材15CrMo R对接试件,对其母材区及焊缝区金属进行了不同温度的单轴拉伸试验和全寿命单轴棘轮效应试验。通过单轴拉伸试验得出预测低周疲劳寿命的基本参数,选用考虑棘轮效应的MSRS模型对母材区和焊缝区材料疲劳寿命进行预测,预测结果均在2倍误差带以内,而且预测结果均匀分布在45°精确线两侧。选用OW-II随动强化本构模型,得出在相同工况下母材区焊缝区稳定段的棘轮应变率和应变幅值,并将其带入MSRS模型,结果表明,母材区疲劳寿命明显低于焊缝区,母材区稳定段棘轮应变率明显高于焊缝区。对焦炭塔用材15CrMo R试件进行了全寿命的多轴棘轮效应试验,分别考察不同加载路径、剪切应变幅值、平均应力、应力幅值对材料试件多轴棘轮效应及疲劳寿命的影响;并利用等效应变法、临界面法、能量法、考虑棘轮效应的预测模型,对材料多轴疲劳寿命进行预测,通过对比,考虑棘轮应变修正项的Gao-Chen模型对15CrMo R多轴疲劳寿命的试验结果给出了很理想的预测效果。
【关键词】：15CrMoR 棘轮效应 低周疲劳 多轴寿命预测
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE962
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号说明9-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 课题背景10
• 1.2 焦炭塔10-12
• 1.2.1 焦炭塔的结构10-11
• 1.2.2 焦炭塔的承受的载荷特点11
• 1.2.3 焦炭塔存在的主要问题及研究现状11-12
• 1.3 棘轮效应的研究12-15
• 1.3.1 棘轮效应的概念12-13
• 1.3.2 金属材料棘轮效应研究进展及现状13-15
• 1.3.3 棘轮效应的预测15
• 1.4 金属的疲劳15-17
• 1.4.1 疲劳的定义15
• 1.4.2 疲劳机理及破坏的过程15-16
• 1.4.3 疲劳的分类16
• 1.4.4 疲劳的主要影响16-17
• 1.4.4.1 平均应力16
• 1.4.4.2 温度16-17
• 1.4.4.3 频率17
• 1.4.5 棘轮效应与疲劳损伤的交互作用17
• 1.5 疲劳寿命的预测方法17-22
• 1.5.1 单轴疲劳寿命的预测17-19
• 1.5.1.1 基于应变的疲劳寿命预测模型18-19
• 1.5.1.2 基于应变能的疲劳寿命预测模型19
• 1.5.2 多轴疲劳寿命的预测19-22
• 1.5.2.1 等效应变法20
• 1.5.2.2 临界面法20-21
• 1.5.2.3 能量法21
• 1.5.2.4 考虑棘轮效应的疲劳寿命预测模型21-22
• 1.6 本文研究的意义22-24
• 1.6.1 研究意义22
• 1.6.2 研究内容22-24
• 第二章 15CrMo R焊缝区及母材区单轴低周疲劳寿命预测24-34
• 2.1 材料及试件24-25
• 2.2 单轴拉伸试验25
• 2.3 全寿命棘轮—疲劳交互作用试验25-31
• 2.3.1 试验方案25-26
• 2.3.2 OW-II随动强化本构模型及母材区焊缝区棘轮效应预测26-31
• 2.3.2.1 本构模型及模型参数的确定26-29
• 2.3.2.2 母材区及焊缝区棘轮效应的比较29-31
• 2.4 低周疲劳寿命预测31-33
• 2.4.1 低周疲劳寿命预测模型31
• 2.4.2 预测模型参数的确定31-32
• 2.4.3 低周疲劳寿命预测结果32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 母材区多轴棘轮效应试验研究34-42
• 3.1 试验材料34
• 3.2 试验设备与控制34-35
• 3.3 试验的理论计算35-36
• 3.3.1 棘轮应变的定义35
• 3.3.2 扭向剪应力剪应变的计算35-36
• 3.4 多轴棘轮效应试验36-41
• 3.4.1 不同加载路径对棘轮效应的影响36-39
• 3.4.2 剪应变幅值影响39-40
• 3.4.3 轴向平均应力和应力幅值的影响40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 多轴棘轮下的低周疲劳寿命预测42-50
• 4.1 对称扭转疲劳试验42-44
• 4.2 等效应变法44
• 4.3 临界面法44-46
• 4.4 能量法46-48
• 4.5 考虑棘轮应变率的模型48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 结论50-52
• 5.1 本文结论50-51
• 5.2 存在问题和工作展望51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58-60
• 攻读学位期间取得的相关科研成果60

【参考文献】

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本文编号：500872