近年來,隨著可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)發(fā)電機組的運行模式正在面臨著重大變革。頻繁的開啟和關閉操作,使得超臨界發(fā)電機組中的高鉻鋼構件承受了復雜的熱力學載荷,由此可能導致構件中產(chǎn)生蠕變、低周疲勞、延性、氧化腐蝕等多種類型的損傷。各種損傷可能會同時出現(xiàn),并發(fā)生交互作用,從而嚴重影響高鉻鋼構件的使用壽命。為了保證構件的安全運行,必須深入研究高鉻鋼在復雜載荷條件下的熱力學行為及其損傷演化特性,從而構建出合理有效的本構模型,實現(xiàn)對高鉻鋼材料及其構件高溫復雜力學行為的預測及剩余壽命評估。本文首先提出了一個三階段蠕變本構模型,用于描述高鉻鋼材料在高溫恒定載荷條件下的蠕變行為。其中,蠕變應變率在三個蠕變階段的不同特征都在模型中進行了考慮。對于第二和第三蠕變階段,模型中采用了兩個Larson–Miller參數(shù)來預測材料的最小蠕變應變率以及平均蠕變斷裂時間。第三蠕變階段內材料蠕變速率的快速增長是通過引入一個蠕變損傷變量來描述。為了模擬初始蠕變階段由于應變強化效應引起的蠕變速率的下降,模型中還引入一個與應變強化效應相關的內變量。模型中的材料參數(shù)可以通過擬合相關的實驗數(shù)據(jù)得以確定。針對應變控制和應力控制的問... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 高鉻鋼材料
        1.1.2 高鉻鋼材料應用中面臨的問題
    1.2 高鉻鋼材料的實驗研究進展
        1.2.1 高鉻鋼材料的蠕變實驗
        1.2.2 高鉻鋼焊接件的第Ⅳ型蠕變開裂
        1.2.3 高鉻鋼材料的疲勞
    1.3 高鉻鋼材料的理論研究進展
        1.3.1 蠕變相關理論模型
        1.3.2 焊接件蠕變破壞的相關理論
        1.3.3 循環(huán)粘塑性相關理論
        1.3.4 現(xiàn)階段理論研究的不足之處
    1.4 本文主要內容
    1.5 本文創(chuàng)新點
第二章 高鉻鋼材料的三階段蠕變本構模型
    2.1 研究背景
    2.2 三階段蠕變本構模型
    2.3 數(shù)值積分算法
    2.4 材料參數(shù)的確定
    2.5 高鉻鋼材料的局部蠕變響應預測
    2.6 高鉻鋼構件蠕變行為的模擬
    2.7 本章小結
第三章 統(tǒng)一多機制連續(xù)損傷粘塑性模型
    3.1 研究背景
    3.2 多機制連續(xù)損傷模型的熱力學建模方案
        3.2.1 基本假設
        3.2.2 各向同性損傷
        3.2.3 狀態(tài)勢函數(shù)和本構方程
        3.2.4 耗散型內部變量的演化方程
    3.3 關于各向異性損傷狀態(tài)的討論
        3.3.1 二階損傷張量的引入
        3.3.2 狀態(tài)勢函數(shù)與本構方程組
        3.3.3 耗散型變量的演化方程
    3.4 損傷的交互作用
    3.5 本章小結
第四章 多機制損傷模型在高鉻鋼材料中的應用
    4.1 數(shù)值積分算法
        4.1.1 應力控制算法
        4.1.2 應變控制算法
        4.1.3 一致切線模量
    4.2 材料參數(shù)確定
        4.2.1 單軸加載條件下的本構模型
        4.2.2 單軸實驗與參數(shù)確定
    4.3 高鉻鋼材料的局部力學響應模擬
        4.3.1 循環(huán)加載響應
        4.3.2 蠕變響應
        4.3.3 加載-保載實驗響應
    4.4 復雜載荷下高鉻鋼材料的壽命評估與損傷預測
        4.4.1 微裂紋閉合效應
        4.4.2 循環(huán)-拉伸保載實驗
        4.4.3 循環(huán)-拉伸保載實驗的壽命評估與損傷預測
    4.5 本章小結
第五章 面向多機制連續(xù)損傷模型的材料參數(shù)優(yōu)化程序設計
    5.1 研究背景
    5.2 耦合疲勞-延性連續(xù)損傷模型
    5.3 材料參數(shù)初值確定與模型模擬
        5.3.1 參數(shù)初始值的確定
        5.3.2 模擬結果
    5.4 材料參數(shù)優(yōu)化程序設計與模型模擬
        5.4.1 優(yōu)化程序
        5.4.2 損傷相關參數(shù)的確定
        5.4.3 模擬結果
    5.5 本章小結
總結與展望
參考文獻
附錄
    附錄1 參數(shù)優(yōu)化程序
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3193937