機(jī)械結(jié)構(gòu)的脆性斷裂是需要防范的最危險(xiǎn)的失效模式。在含裂紋的機(jī)械結(jié)構(gòu)中,面內(nèi)與面外裂尖拘束同時(shí)存在,為了準(zhǔn)確評價(jià)結(jié)構(gòu)的完整性,需要考慮兩種拘束對結(jié)構(gòu)斷裂行為的影響。為此,需要研究面內(nèi)/面外拘束與材料脆性斷裂韌性的關(guān)聯(lián)及發(fā)展可同時(shí)納入面內(nèi)/面外拘束的結(jié)構(gòu)完整性評價(jià)方法。本文基于國際上大量核壓力容器合金鋼的不同面內(nèi)/面外拘束試樣的脆性斷裂韌性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合這些試樣不同拘束參數(shù)的大量三維有限元計(jì)算,通過與傳統(tǒng)基于裂尖應(yīng)力場的拘束參數(shù)（T,A₂,T_z和h）的對比分析,研究了基于裂尖等效塑性應(yīng)變的拘束參數(shù)A_p表征脆性斷裂條件下的面內(nèi)與面外拘束的能力及其與材料脆性斷裂韌性的關(guān)聯(lián)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對承壓管道周向內(nèi)表面裂紋的拘束進(jìn)行了三維有限元計(jì)算表征,研究了納入面內(nèi)與面外統(tǒng)一拘束A_p的結(jié)構(gòu)斷裂評定方法,探索了拘束參數(shù)A_p與Master Curve參考溫度T₀的可關(guān)聯(lián)性。研究得到的主要結(jié)論如下:（1）傳統(tǒng)的拘束參數(shù)T,A₂,Q,T_z

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２失效評定圖（ＦＡＤ）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｆａｉｌｕｒｅ?ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ?化ａｇｒａｍ?（ＦＡＤ）??

Ｌ，??圖１．２失效評定圖（ＦＡＤ）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｆａｉｌｕｒｅ?ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ?化ａｇｒａｍ?（ＦＡＤ）??傳統(tǒng)的ＦＡＤ評定方法基于宏觀斷裂力學(xué)的單參數(shù)法，沒有考慮裂尖拘束效應(yīng)對結(jié)??構(gòu)斷裂行為的影響，一般會產(chǎn)生過于保守的評定結(jié)果。后來，英國Ｒ６ｔｉ７ｌ規(guī)范引入了考??慮拘束效應(yīng)的ＦＡＤ評價(jià)方法，給出了兩種等價(jià)的納入拘束效應(yīng)的ＦＡＤ方法，如圖１．３??所示：??方法１?（圖１．３（ａ））保持材料的斷裂初性不變，用拘束參數(shù)７或９對失效評定曲線??（ＦＡＣ）進(jìn)行拘束修正，修正后的ＦＡＣ如下式（１－１１）；??及，＝口＋？（－處乃／典），４＜盡＂?（１－Ｕ）??其中ａ和Ａ為材料參數(shù)，拘束參數(shù)ｒ應(yīng)力或０包含在片因子中。對于ｒ應(yīng)力，ＡＬｒ＝ｒ／ｃＴｙ；??對于０參數(shù)

于裂紋擴(kuò)展方向的移動。所有尺寸的ＳＥ（Ｂ）試樣（口／Ｗ＝化５３０，口／Ｗ＝化１８４和口／Ｗ＝化１２９）??均采用全模型進(jìn)行有限元分析，其加載是通過對試樣上方剛體施加向下２ｍｍ的位移控??制載荷的方式進(jìn)行。典型試樣的有限元網(wǎng)格如圖２．１所示。由于裂紋尖端區(qū)域存在著應(yīng)??力／應(yīng)變梯度，為了得到準(zhǔn)確的有限元分析結(jié)果，裂紋前端采用較細(xì)的網(wǎng)格劃分，即采用??聚焦環(huán)式網(wǎng)格包圍在初始根半徑為２ｊｉｍ的裂紋尖端＾文增強(qiáng)非線性迭代的收斂性。在網(wǎng)??格敏感性研究中，分別計(jì)算了裂紋尖端最小網(wǎng)格尺寸分別為３０｜ｉｍ，?４０ｙｍ，?５０｜ａｍ，６０｜ａｍ，??７〇ｎｍ，?８〇ｎｍ和１００｜ｉｍ七種不同網(wǎng)格尺寸模型的Ｊ積分和應(yīng)力分布。結(jié)果表明，當(dāng)模型??最小網(wǎng)格尺寸小于５０＾ｍ?１＾＞１后，？／積分和應(yīng)力分布的有限元結(jié)果幾乎不再隨網(wǎng)格尺寸的??減小而變化。所＾，本章中所有模型的裂尖最小網(wǎng)格尺寸選擇為４０＾ｍｌ。圖２．１（３）－（（〇中??的典型Ｈ維模型分別包含了?３１５９０，?３１４６４，１２８１２０個(gè)單元和３６１６８，?３７７６５，１４４１００個(gè)??節(jié)點(diǎn)。??嗯擊嗎圓??（ａ）?（ｂ）??ＩＤｋ??簡嗎ｉｊ?Ｃｒａｃｋｔｉｐ??（ｃ）??圖２．１典型Ｃ（Ｔ）試樣（ａ），化（Ｂ）試樣（ｂ卿ＣＣ（Ｔ）試樣似的呈維有限元模型及裂尖局部網(wǎng)格??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｅｓｈｅｓ?ｉｎ?ｔｙｐｉｃａｌ?Ｅｍ化?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?Ｃ（Ｔ）?ｓｐｅｃｉｍｅｎ?ｗｉ化趴＝５０ｍｍ


本文編號：2910233