關(guān)于裂紋安全評(píng)定及TOFD檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的研究.pdf

1、裂紋是壓力容器中危害最嚴(yán)重的缺陷之一，正確進(jìn)行裂紋評(píng)定是含裂紋壓力容器安全評(píng)估的基礎(chǔ)。本論文采用數(shù)值分析和試驗(yàn)方法，結(jié)合斷裂力學(xué)理論，對(duì)一些形式的裂紋擴(kuò)展問題進(jìn)行了深入研究，并就裂紋評(píng)定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初步探討，主要內(nèi)容如下:
　　 首先以壓力容器中承受拉應(yīng)力的埋藏單裂紋為研究對(duì)象，采用有限元方法計(jì)算其應(yīng)力強(qiáng)度因子，分析埋藏裂紋的埋藏深度對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響，研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)埋藏深度與裂紋深度之比大于2時(shí)，裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子不受板厚

2、的影響，且符合無限大體內(nèi)埋藏裂紋解析解，此結(jié)論可作為界定深、淺埋藏裂紋的判據(jù)。研究還發(fā)現(xiàn)，無論是深埋裂紋還是淺埋裂紋，也不管橢圓形裂紋形狀如何，應(yīng)力強(qiáng)度因子最大值總是出現(xiàn)在橢圓短軸端點(diǎn)處。
　　 其次，本論文對(duì)埋藏雙裂紋、表面雙裂紋進(jìn)行了研究，分析了裂紋間距、裂紋形狀和壁厚對(duì)裂尖各點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響，得出了應(yīng)力強(qiáng)度因子及其最大值與裂紋間距及形狀之間的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:
　　 (1)對(duì)于埋藏雙裂紋，在裂紋間距大于

3、橢圓半長(zhǎng)軸后，裂紋間的相互影響可以忽略不計(jì);和埋藏單裂紋不同，由于裂紋間的相互影響，應(yīng)力強(qiáng)度因子最大值并非總是出現(xiàn)在橢圓短軸端點(diǎn)處，特別當(dāng)裂紋形狀接近圓形時(shí)，裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子最大值出現(xiàn)在裂紋間最靠近的橢圓長(zhǎng)軸端點(diǎn)處。
　　 (2)對(duì)于表面雙裂紋，裂紋間距對(duì)表面裂紋的影響與埋藏裂紋相似，即當(dāng)間距大于裂紋長(zhǎng)度后，裂尖各點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度因子值基本不變，裂紋間相互影響可以忽略。與埋藏雙裂紋不同的是，在裂紋形狀滿足一定條件時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子最

4、大值處于特定位置，不受裂紋間距的影響。
　　 (3)就構(gòu)件厚度及裂紋之間的相互影響，以應(yīng)力強(qiáng)度因子為參數(shù)，應(yīng)用最小二乘法，在95％的置信區(qū)間內(nèi)，得到了表面雙裂紋與單裂紋以及裂紋前緣各點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度因子比值的表達(dá)式。
　　 再次，本論文對(duì)含有表面單裂紋的T型試樣進(jìn)行了數(shù)值模擬和拉伸實(shí)驗(yàn)，模擬和測(cè)量了不同尺寸、傾斜角的裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，從微觀角度研究了不同試樣在拉斷破壞后斷面的形貌差異。
　　 然后，基于應(yīng)變能密

5、度因子的概念，本論文研究了被ASME-2235和GB/T1962采用的共面雙裂紋包絡(luò)合并方法，研究發(fā)現(xiàn)這種包絡(luò)合并的方法不能正確評(píng)估雙裂紋間的相互作用。為此，本論文提出了表面雙裂紋的合并新方法，即基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的放大系數(shù)法，給出了放大系數(shù)計(jì)算公式，此公式在裂紋間距從0.05-5.0倍裂紋表面半長(zhǎng)度的范圍內(nèi)有較高精度，且形式簡(jiǎn)單，應(yīng)用簡(jiǎn)便。
　　 同時(shí)，本文運(yùn)用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)的方法研究了表面雙裂紋疲勞載荷作用下的擴(kuò)展行為，分析了