钢制压力容器内壁喷丸工艺对浅表微裂纹影响有限元分析

以压力容器无矩理论(薄膜理论)为基础,利用Abaqus软件建立316L材料的钢制压力容器内壁多弹丸喷丸显示动力学仿真模型,结合FRANC3D软件可直接计算出单独由残余应力场产生的裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子(下文均称为K I2)的优势,分析了弹丸喷丸角度,喷丸速度,喷丸方向等工艺参量对含有浅表型微小裂纹的K I2及裂纹扩展初始阶段(前缘扩展微小尺寸)的a-N的影响规律。模拟结果表明,对于危害较大的轴向微小浅表型裂纹,并不是垂直容器内壁喷丸的效果最好,反而与内壁平面成45度具有较好的延长疲劳寿命的效果。喷丸速度不能过低,否则残余应力甚至有增大裂纹扩展速率的趋势(K I2值部分为正),但当速度超过一定值时抗疲劳程度降低,并不是喷丸速度越快喷丸的效果越好,对于特定材料及尺寸的压力容器始终有某一特定速度值具有较好的抗疲劳效果。七弹丸模型沿纵向方向喷丸效果较好,内壁喷丸方向尽量采用纵向方向。