基于參考應(yīng)力法的均質(zhì)拉伸試樣高溫蠕變斷裂參量特性研究.pdf

1、隨著石油、化工、核電、電力等領(lǐng)域中所用工業(yè)設(shè)備向高溫、高壓以及大型化方向發(fā)展,工藝對(duì)工業(yè)設(shè)備的效益,設(shè)備的安全可靠性提出了更高的要求。在這些領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)中,有大量的高溫高壓設(shè)備,并且這些在惡劣工況下服役的設(shè)備在制造過程中大都是采用焊接結(jié)構(gòu)。經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn),高溫蠕變裂紋失效成為了焊接結(jié)構(gòu)的主要失效形式之一,也是危害設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行的主要因素。
　　 多年來,人們運(yùn)用斷裂力學(xué)思想來研究蠕變裂紋失效,并且提出了多個(gè)工程參數(shù)來表征、

2、關(guān)聯(lián)蠕變裂紋擴(kuò)展速率。研究發(fā)現(xiàn),反映材料老化、繼效性的高溫蠕變斷裂參量C*是預(yù)測(cè)蠕變裂紋擴(kuò)展最有效的一種。
　　 通常計(jì)算高溫蠕變斷裂參量C*是使用有限元方法,但是這種方法耗時(shí)長(zhǎng)。英國(guó)前中央電力局提出了采用參考應(yīng)力來計(jì)算高溫蠕變斷裂參量。這種方法克服了有限元方法耗時(shí)長(zhǎng)等弱點(diǎn),并能高效地得出高溫蠕變斷裂參量C*的計(jì)算結(jié)果。
　　 在用參考應(yīng)力法對(duì)高溫蠕變斷裂參量進(jìn)行求解的過程中,主要是對(duì)參考應(yīng)力以及應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行求解。由

3、于不同試樣的應(yīng)力強(qiáng)度因子不同,并且諸多資料中均有介紹不同試樣的應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算式,因此,本文的關(guān)鍵是求解參考應(yīng)力。通過CEGB提出的高溫結(jié)構(gòu)評(píng)定規(guī)程--R5規(guī)程中介紹的有關(guān)參考應(yīng)力的求解方法,對(duì)參考應(yīng)力進(jìn)行公式推導(dǎo)。參考應(yīng)力的求解,關(guān)鍵是求出試樣的極限載荷。根據(jù)R5規(guī)程所介紹的方法,對(duì)高溫蠕變斷裂參量進(jìn)行分析計(jì)算。然后通過有限元方法,利用大型有限元分析軟件ABAQUS對(duì)不同的拉伸試樣裂紋尖端的蠕變斷裂行為進(jìn)行分析計(jì)算,將其分析計(jì)算的結(jié)

4、果與參考應(yīng)力方法所分析的結(jié)果進(jìn)行分析比較,得出用參考應(yīng)力方法對(duì)高溫蠕變斷裂參量進(jìn)行估算的可行性。
　　 對(duì)參考應(yīng)力法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)論如下:
　　 1)將極限載荷和應(yīng)力強(qiáng)度因子概念以及求解方法引入到基于參考應(yīng)力法的高溫蠕變斷裂參量C*的求解過程中。
　　 2)將參考應(yīng)力法應(yīng)用于緊湊拉伸試樣(CT試樣)以及C形拉伸試樣中,并用大型有限元分析軟件ABAQUS對(duì)試樣進(jìn)行分析求解,得到蠕變n,蠕變系數(shù)A,裂紋尺寸系數(shù)α/w等