斜接彎管沿管向穿透裂紋彈塑性有限元分析.pdf

1、對在役壓力管道進(jìn)行安全評定具有重要的意義.自七十年代至今,斷裂力學(xué)理論和實際應(yīng)用都有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展,但是對于目前工程中許多含裂紋結(jié)構(gòu),進(jìn)行安全評定所需的可以直接應(yīng)用的斷裂參量解仍很缺乏.該文以斷裂力學(xué)理論為基礎(chǔ),采用有限元的方法,借助大型通用有限元軟件ANSYS分析、計算了工程中常用的焊制斜接四節(jié)段彎管斜接管段沿軸向穿透裂紋的線彈性參量K<,I>因子和彈塑性參量J-積分,給出了其形狀系數(shù)F和全塑性系數(shù)h<,1>,可供工程實際應(yīng)用的結(jié)論,增補

2、了J-積分全塑性解數(shù)據(jù)庫.包括:1.建立了焊制斜接四節(jié)段彎管有限元模型,分析其在內(nèi)壓、彎矩組合載荷作用下整體應(yīng)力分布特點,為進(jìn)一步的斷裂分析提供了必要的參考.2.研究探求ANSYS中含裂紋結(jié)構(gòu)有限元模型建立的方法,根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)的算例驗證了裂紋的模擬方法.并以有關(guān)斜接彎管的幾何、材料、載荷特性等為參數(shù),利用ANSYS提供的參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)編寫模型生成程序,用以有限元分析.3.利用位移法,借助ANSYS后處理器(/POST1),分

3、別在單純內(nèi)壓、彎矩載荷作用下,求解線彈性斷裂參量應(yīng)力強度因子K<,I>.并進(jìn)一步推導(dǎo)得到形狀系數(shù)F的擬合計算式.4.處理了ANSYS中非線性材料性質(zhì)的定義,引入了材料的冪硬化指數(shù)n,利用APDL編寫了裂紋J-積分求解程序,對該文所述裂紋進(jìn)行了彈塑性有限元分析.根據(jù)EPRI全塑性J-積分處理方法,求解裂紋的全塑性J-積分J<,p>,裂紋的全塑性解系數(shù)h<,1>.5.分別計算了內(nèi)壓、按不同比例構(gòu)成的內(nèi)壓-彎矩組合載荷作用下,裂紋的全塑性解系