本文關(guān)鍵詞：殘余應(yīng)力對不同幾何和材料拘束試樣蠕變裂紋起裂和擴(kuò)展行為的影響

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【摘要】：本文采用局部壓縮的方法在C(T)試樣中引入不同大小及分布的殘余應(yīng)力,而后用新近發(fā)展的并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的應(yīng)力相關(guān)的蠕變延性耗竭損傷模型的有限元法,較為系統(tǒng)地模擬研究了殘余應(yīng)力對不同幾何拘束的均質(zhì)Cr-Mo-V鋼試樣和不同材料拘束的P92鋼焊接接頭試樣的蠕變損傷、裂紋起裂(CCI)和擴(kuò)展(CCG)行為的影響,并通過裂紋前損傷、等效應(yīng)力和應(yīng)力三軸度的分布對該影響機(jī)理進(jìn)行了分析。研究工作及得到的主要結(jié)果如下：(1)通過面內(nèi)壓縮含缺口二維C(T)試樣,在缺口根部引入殘余拉應(yīng)力,而后模擬研究了其對缺口蠕變損傷和斷裂的影響。結(jié)果表明,隨試樣缺口半徑的增大,裂尖前峰值殘余拉應(yīng)力減小,蠕變裂紋起裂時間增加,裂紋擴(kuò)展時間縮短。隨著壓縮剛體位移載荷的增大,裂尖殘余應(yīng)力增大,蠕變起裂時間縮短,但蠕變裂紋擴(kuò)展速率幾乎不變。通過缺口前應(yīng)力場及損傷的分布對產(chǎn)生這些結(jié)果的機(jī)理進(jìn)行了分析。(2)用側(cè)面剛體局部壓縮(LOPC)的方法,在Cr-Mo-V鋼含裂紋的不同幾何拘束(面外與面內(nèi)拘束)的C(T)試樣中引入殘余應(yīng)力,而后模擬研究了殘余應(yīng)力分布及材料蠕變延性對裂尖前蠕變損傷和裂紋起裂的影響。結(jié)果表明,隨剛體壓痕深度的增加,裂尖前殘余應(yīng)力增大,蠕變起裂時間縮短；材料蠕變延性越大,蠕變起裂時間越長。計(jì)算得到了不同面外與面內(nèi)拘束試樣中的殘余應(yīng)力分布及其對蠕變裂紋起裂時間和位置的影響規(guī)律。(3)通過移動LOPC方法中剛體相對于C(T)試樣裂尖的位置,在裂尖前引入從殘余壓應(yīng)力逐漸過渡到殘余拉應(yīng)力的不同殘余應(yīng)力分布,而后模擬研究了殘余應(yīng)力分布對Cr-Mo-V鋼裂尖前蠕變裂紋起裂和擴(kuò)展行為的影響及機(jī)理。結(jié)果表明,裂尖前較高的殘余壓應(yīng)力推遲了蠕變裂紋起裂,延長了蠕變起裂壽命；而較高的殘余拉應(yīng)力促進(jìn)蠕變裂紋起裂,縮短了蠕變起裂壽命。殘余應(yīng)力對蠕變裂紋擴(kuò)展速率幾乎沒有影響,它對蠕變斷裂壽命的影響主要取決于其對蠕變起裂壽命的影響。(4)采用LOPC方法在不同初始裂紋位置的P92鋼焊接接頭C(T)試樣的裂尖前引入殘余應(yīng)力,研究了殘余應(yīng)力與不同位置裂紋的材料拘束耦合對CCI和CCG的影響。結(jié)果表明,裂尖前殘余應(yīng)力與材料拘束之間的交互作用決定了裂尖區(qū)蠕變損傷的累積、蠕變裂紋擴(kuò)展路徑及CCI和CCG壽命。裂尖前殘余拉應(yīng)力促進(jìn)蠕變裂紋的起裂和擴(kuò)展,縮短CCI壽命,提高CCG速率。接頭界面裂紋由于較強(qiáng)的材料拘束作用,具有較短的CCI時間和較快的CCG速率。(5)采用LOPC方法在不同蠕變性能失配的P92鋼焊接接頭C(T)試樣的裂尖前引入殘余應(yīng)力,研究了殘余應(yīng)力與性能失配引起的材料拘束對CCI和CCG的影響。結(jié)果表明,殘余應(yīng)力與裂尖區(qū)材料拘束的耦合作用決定了裂尖區(qū)的蠕變損傷、裂紋擴(kuò)展路徑、CCI及CCG行為。裂紋前殘余拉應(yīng)力和材料拘束引起的局部高三軸應(yīng)力促進(jìn)CCI和CCG,降低蠕變斷裂壽命。當(dāng)裂尖材料為蠕變軟材料時,CCI時間短,CCG速率快。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB301

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1275406