高溫結(jié)構(gòu)安全評(píng)定相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)要求越來越高,高溫設(shè)備構(gòu)件需適應(yīng)更惡劣的工作環(huán)境。研究高溫材料的斷裂力學(xué)行為以及完善設(shè)備構(gòu)件的安全評(píng)定技術(shù)是結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估的重要內(nèi)容,對(duì)于許多工業(yè)部門,如石油化工、能源電力、航空航天等具有十分重要的意義。本文就安全評(píng)估技術(shù)中的基本問題:材料的高溫?cái)嗔蚜W(xué)行為及數(shù)值模擬方法、高溫結(jié)構(gòu)免予蠕變失效分析的判定條件進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)開展了0Cr18Ni9不銹鋼在550℃下的疲勞以及蠕變-疲勞裂

2、紋擴(kuò)展試驗(yàn),得出疲勞以及蠕變-疲勞裂紋擴(kuò)展曲線,分析了保載時(shí)間對(duì)蠕變-疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響,總結(jié)了相應(yīng)的蠕變-疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),在蠕變-疲勞交互作用下裂紋擴(kuò)展速率大于同等試驗(yàn)條件無保載時(shí)間時(shí)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。通過把蠕變.疲勞裂紋擴(kuò)展方程中疲勞機(jī)制相關(guān)系數(shù)和蠕變機(jī)制相關(guān)系數(shù)與保載時(shí)間建立關(guān)聯(lián),說明了隨著保載時(shí)間的增加,疲勞機(jī)制相關(guān)系數(shù)逐漸減小,蠕變機(jī)制相關(guān)系數(shù)逐漸增大,蠕變導(dǎo)致的損傷逐漸成為材料破壞的主導(dǎo)因素。
　　

3、 (2)利用ANSYS軟件進(jìn)行了0Cr18Ni9不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)CT拉伸試樣在550℃下疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬,討論了裂紋閉合效應(yīng)出現(xiàn)的原因和形式,并在數(shù)值模擬中采用接觸問題分析方法,用以解決數(shù)值模擬中出現(xiàn)的負(fù)位移現(xiàn)象。結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較好的吻合且偏于保守。
　　 (3)以R5規(guī)程中描述蠕變.疲勞機(jī)制下的通用裂紋擴(kuò)展模型為基礎(chǔ),推導(dǎo)出了把蠕變機(jī)制與疲勞機(jī)制關(guān)聯(lián)在一起的等效參量,建立一個(gè)新的蠕變.疲勞裂紋擴(kuò)展方程。結(jié)合我

4、們對(duì)0Cr18Ni9不銹鋼的測(cè)試數(shù)據(jù),驗(yàn)證了模型的有效性,并與R5中模型的計(jì)算結(jié)果相比較,本文模型預(yù)測(cè)結(jié)果更接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果,且大大簡化了計(jì)算過程。
　　 (4)在分析已有設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)文獻(xiàn)中的含缺陷結(jié)構(gòu)免予蠕變分析的判定條件的基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)蠕變理論,綜合考慮蠕變變形量及服役時(shí)間兩個(gè)條件,建立了一種新的高溫含缺陷結(jié)構(gòu)免予蠕變失效評(píng)定的條件,并結(jié)合一個(gè)工程案例進(jìn)行分析驗(yàn)證,結(jié)果表明本文建立的免予蠕變失效評(píng)定的準(zhǔn)則具有一定的工程價(jià)值。