擴(kuò)展有限元法在含裂紋壓力容器中的應(yīng)用性研究.pdf

1、壓力容器通常用于石油能源工業(yè)，容器的安全性十分的重要，而船上結(jié)構(gòu)的壓力容器通常是指船上的冷凝器，一旦發(fā)生泄漏后果不堪設(shè)想?，F(xiàn)如今對(duì)于在服役壓力容器而言，焊接位置處的一處微小裂紋也可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)最終整體的破壞，因此通過(guò)斷裂力學(xué)方法來(lái)研究壓力容器的安全性就顯得十分必要。而在對(duì)壓力容器進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，裂紋的奇異特性對(duì)傳統(tǒng)有限元法造成了一定的不便，故引入擴(kuò)展有限元法來(lái)彌補(bǔ)壓力容器領(lǐng)域斷裂問(wèn)題數(shù)值模擬的不足。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹壓

2、力容器以及擴(kuò)展有限法在國(guó)內(nèi)外的研究狀況，斷裂力學(xué)方法在應(yīng)用到壓力容器領(lǐng)域時(shí)所存在的一些問(wèn)題。⑵對(duì)斷裂力學(xué)理論及方法進(jìn)行闡述，詳細(xì)介紹不同種類的裂紋種類、應(yīng)力強(qiáng)度因子、裂紋起裂、裂紋擴(kuò)展等概念，對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展機(jī)理以及裂紋體的剩余壽命計(jì)算方法進(jìn)行了一定的敘述。⑶通過(guò)擴(kuò)展有限元法的基礎(chǔ)理論，分析其不同于傳統(tǒng)有限元法重復(fù)劃分裂紋尖端網(wǎng)格的特點(diǎn)，并應(yīng)用Abaqus平臺(tái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展有限元法的數(shù)值仿真，對(duì)三維裂紋體下的貫穿裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行相關(guān)

3、的數(shù)值計(jì)算，再根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(cè)查找相關(guān)理論解，進(jìn)行理論驗(yàn)證，對(duì)計(jì)算誤差做出適當(dāng)分析。⑷將擴(kuò)展有限元法應(yīng)用到壓力容器結(jié)構(gòu)之中，在有限元法的基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算裂紋緣上不同深度、不同裂紋長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子。此外，通過(guò)規(guī)范方法的計(jì)算，驗(yàn)證擴(kuò)展有限元法的計(jì)算精度是否合理，并結(jié)合MATALAB計(jì)算含裂紋體的臨界尺寸、剩余壽命等斷裂力學(xué)參量。⑸研究共面多裂紋作用下，三維應(yīng)力場(chǎng)的分布與單獨(dú)裂紋作用時(shí)的分布的比對(duì)，給出裂紋尖端、裂紋前沿的應(yīng)