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哈爾濱工程大學 博士學位論文 超高壓管式反應器安全工程中損傷問題的研究 姓名:劉長海 申請學位級別:博士 專業(yè):固體力學 指導教師:唐立強 20030501摘要 摘要 超高壓管式反應器以下簡稱反應器是聚乙烯生產(chǎn)裝置中關鍵設備之 一,其運行是否安全可靠直接關系到企業(yè)的產(chǎn)值、利潤,甚至人的生命。反 應器安全工程中的損傷問題研究是工程界和理論界急需解決的現(xiàn)實問題。對 這一問題進行探索性的研究,將為反應器安全研究和工程中制定合理檢維修 計劃,提供可依賴性的理論依據(jù)。 針對實際工程提出的問題,論文試圖在損傷力學的層面上揭示反應器的 損傷機理。從損傷力學理論的角度,結合試驗,對反應器的自增強損傷機理、 反應器疲勞損傷壽命、熱沖擊下反應器殘余應力的衰減等問題展開研究工作。 由反應器工作的現(xiàn)場提取試樣,依據(jù)反應器實際運行條件溫度、壓力等 和服役史運行記錄,進行了一系列反應器材料鋼的常規(guī)力學試 驗和疲勞損傷試驗。反應器的疲勞試驗結果充分反映了反應器材料在不同應 力應變水平下的疲勞壽命。這對該反應器進行檢驗與評定提供了可靠的數(shù)據(jù)。 由于該鋼材為引進材料,國內對這種型號的鋼材料還沒有進行系統(tǒng)的研究, 因此,本試驗結果將為國內該材料反應器的設計及維護提供可靠的數(shù)據(jù)基礎。 在闡述熱力學內變量理論與損傷本構方程、各向同性材料耦合損傷理論 的基礎上,建立了非線性損傷本構方程等損傷理論模型。研究了反應器自增 強損傷的機理。采用細觀力學的方法,建立并給出了損傷區(qū)和判定初始損傷 區(qū)的條件;指出用損傷技術使反應器圓筒產(chǎn)生自增強的原因,是由于其材料 內部細觀結構的變化。從殘余應力計算中可知,采用損傷力學原理,使厚壁 圓筒產(chǎn)生自增強

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