連續(xù)損傷力學(xué)有限元法在高溫構(gòu)件設(shè)計(jì)和焊接修復(fù)中的應(yīng)用.pdf

1、蠕變損傷是高溫環(huán)境下服役構(gòu)件失效的主要原因之一,這與常溫下構(gòu)件由于強(qiáng)度不夠?qū)е碌钠茐挠兄举|(zhì)的區(qū)別.因此對(duì)高溫和常溫兩種不同環(huán)境下的失效模式要求有不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.但是現(xiàn)行的一些規(guī)范都沒有能在較嚴(yán)格的理論框架下對(duì)高溫設(shè)備的設(shè)計(jì)提出合理的準(zhǔn)則,相反大多數(shù)規(guī)范還只是基于經(jīng)驗(yàn)的總結(jié).為此本文以連續(xù)損傷力學(xué)理論為基礎(chǔ),通過試驗(yàn)和有限元模擬,針對(duì)高溫環(huán)境中構(gòu)件的設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)及延壽修復(fù)問題進(jìn)行了探討.論文的主要研究工作和取得的結(jié)論如下:(1)對(duì)高溫構(gòu)件

2、的沒計(jì)規(guī)范、壽命評(píng)價(jià)方法以及損傷構(gòu)件修補(bǔ)的研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述,提出了新的研究方向.(2)通過編制用戶子程序,利用ABAQUS的UMAT接口,實(shí)現(xiàn)了在ABAQUS中對(duì)修正型Karchanov-Rabotnov本構(gòu)模型的模擬,對(duì)如何保證非線性數(shù)值模擬的收斂作了初步的探討.并用該程序模擬計(jì)算缺口試樣,模擬結(jié)果與缺口試樣試驗(yàn)結(jié)果吻合,表明該法適用于多軸應(yīng)力狀態(tài)下構(gòu)件的損傷模擬.(3)通過對(duì)典型體元的損傷分析,考察了應(yīng)力多軸度對(duì)蠕變破斷應(yīng)變和壽命

3、的影響,并對(duì)幾種典型結(jié)構(gòu)(彎管、T型接管)進(jìn)行了損傷壽命的數(shù)值模擬.計(jì)算結(jié)果表明,ASME-Code Case-N-47規(guī)定的非彈性應(yīng)變?nèi)菹拗涤械钠Ｊ?有的偏危險(xiǎn),因而ASME準(zhǔn)則需要進(jìn)行修正.(4)利用連續(xù)損傷力學(xué)理論對(duì)焊接件的補(bǔ)焊問題進(jìn)行分析,模擬計(jì)算了補(bǔ)焊件的失效模式、延壽效率等問題,同時(shí)還對(duì)補(bǔ)焊件坡口寬度的影響、最優(yōu)補(bǔ)焊時(shí)間、全補(bǔ)焊和部分補(bǔ)焊等問題進(jìn)行了初步的探討.分析表明:對(duì)熱影響區(qū)的蠕變失效,采用提前補(bǔ)焊并不能提高延壽效率