基于有限元的管道內(nèi)表面多裂紋干涉研究.pdf

1、目前，應(yīng)用斷裂力學(xué)理論對(duì)在役壓力管道進(jìn)行斷裂研究，已成為學(xué)術(shù)者研究的熱點(diǎn)之一。由于管道結(jié)構(gòu)中除了單個(gè)形式存在的裂紋外，還有多個(gè)裂紋同時(shí)存在的情況。多裂紋之間的相互干擾作用使得問(wèn)題遠(yuǎn)比單裂紋復(fù)雜。
　　本文以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，采用有限元分析方法，借助ANSYS軟件，建立不同情況下不同類型的多裂紋管道有限元模型，進(jìn)行分析計(jì)算;給出線彈性條件下不同情況（不同裂紋尺寸、不同載荷等）的環(huán)向內(nèi)表面裂紋管道的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI值;進(jìn)一步換算為工程實(shí)

2、際中易于應(yīng)用的形狀因子F,給出形狀因子F的表達(dá)式。并對(duì)徑向多裂紋、環(huán)向多裂紋及管道含環(huán)向和軸向兩種類型裂紋時(shí)的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行研究，討論裂紋之間干涉的影響因素。
　　本文工作的主要內(nèi)容包括:
　　(1)依據(jù)斷裂力學(xué)的理論知識(shí)，分析研究二維、三維裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解方法，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件，建立徑向裂紋、環(huán)向裂紋有限元模型，驗(yàn)證本文單元選擇與建模方法的準(zhǔn)確性和可靠性，為本文以后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、>　　(2)在線彈性條件下，對(duì)受內(nèi)壓載荷作用的含二維徑向多裂紋管道進(jìn)行大量的研究。給出雙裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的有限元計(jì)算值，并針對(duì)不同的影響因素，總結(jié)應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律;討論裂紋數(shù)量，裂紋深度，裂紋夾角，內(nèi)外徑比對(duì)多裂紋干涉的影響。
　　(3)建立不同情況下含有環(huán)向內(nèi)表面裂紋管道有限元模型。在內(nèi)壓載荷作用下，得到線彈性條件下的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI值，繪制出應(yīng)力強(qiáng)度因子隨著不同影響因素的變化關(guān)系圖，分析討論其變化規(guī)律。進(jìn)一步求解應(yīng)力強(qiáng)度