电站锅炉用HR3C钢管表面裂纹临界尺寸

以供货态和650℃(外管壁温度)服役18644 h的HR3C钢炉管为对象,采用实验及模型计算相结合的方法,获得HR3C钢管表面裂纹失稳扩展的临界尺寸,用于定量化评估服役HR3C钢管的可靠性。结果表明,供货态和服役态HR3C钢炉管室温及650℃时的K_(IC)值分别为16.06、2.38 MPa·m^(1/2),以及7.92、1.21 MPa·m^(1/2)。基于K-判据法,推算出供货态及在蒸气压力为5.72 MPa、650℃下服役18644 h的规格为Ф60 mm×4 mm的HR3C钢管表面裂纹失稳扩展的临界尺寸分别为0.67、0.09 mm。最后,结合显微结构及断口分析,确定了服役态HR3C钢管临界裂纹尺寸减小及服役早期失效的原因。

压力容器不同服役周期下初始裂纹临界尺寸研究

测量了压力容器用钢在3.5%Na Cl溶液中的应力腐蚀门槛值KISCC和腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/d N。通过逆推法计算了不同服役周期下初始裂纹或缺陷的临界尺寸,发现在a/c<1的情况下裂纹主要沿着深度a方向扩展,而在长度c方向基本没有扩展,裂纹的形状逐渐由椭圆形向圆形转变。

隔离开关瓷瓶的有限元分析与临界裂纹尺寸计算

利用ANSYS软件分析了在役隔离开关支柱瓷瓶承受的拉应力、剪应力情况,得到上下元件瓷体部分危险区域的最大应力值;结合工程断裂力学理论,推导出计算Ⅰ-Ⅲ混合型裂纹的临界裂纹尺寸公式,结合裂纹形状因子,给出隔离开关支柱瓷瓶检测灵敏度的理论依据。

CNG气瓶在不同H_2S浓度中的临界裂纹尺寸

对3种不同的压缩天然气气瓶用钢4130X、30CrMo材料,在两种H2S环境溶液(高浓度2000×10-6和中等浓度200×10-6)中,采用改进型WOL试样,在测定材料室温K1C的基础上,用螺栓加载法,对22个试样测定了H2S环境下(室温)的临界应力强度因子KISCC.由此确定了不同材料在不同环境溶液中的临界裂纹尺寸,得到了气瓶工作压力及等效应力与临界裂纹尺寸的关系曲线.结果表明:几种材料的K1C值均较高,正常环境中都表现了良好的断裂韧性,但在H2S环境中,KISCC仅为K1C值的20%～40%.对于同样的4130X气瓶用钢,不同的供货来源,其KISCC值相差约30%,临界裂纹尺寸相差约80%.

LBB弹塑性断裂分析中临界裂纹尺寸计算

LBB评估中基于弹塑性断裂方法(EPFM)计算裂纹稳定扩展的临界尺寸是主要难点之一,工程应用中主要通过裂纹扩展驱动力图(J-a图)或裂纹扩展稳定性图(J-T图)计算裂纹稳定扩展的临界尺寸。针对绘制J-a和J-T图的过程较复杂,且作图法确定临界裂纹尺寸精度会受到作图质量影响的问题,基于EPRI工程评定方法的裂纹稳定扩展条件(ASME和R6等规范中也是引用的该条件),给出了一种计算裂纹稳定扩展临界尺寸的数值方法。分析案例研究结果表明,J-T图驱动力曲线存在不是直线的情况,这与简化分析假设不一致。在分析案例中,J-T图分析获得的临界裂纹尺寸是偏于保守的,当外加载荷较小时,这种保守性较小,但当外加载荷较大时,J-T图引起的保守可能高达40%左右。

自紧身管临界裂纹尺寸的概率断裂力学研究

基于概率断裂力学理论和MonteCarlo模拟方法,本文进行了自紧身管临界裂纹尺寸的可靠性研究。自紧身管内表面的疲劳裂纹考虑为半椭圆形式。裂纹尖端处的应力强度因子由内压和自紧残余应力共同产生。自紧残余应力采用了符合身管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算,它产生的应力强度因子通过权函数方法得到。根据断裂准则,可计算出自紧身管的临界裂纹尺寸。实例分析表明,对数正态分布为临界裂纹尺寸的最佳分布,同时给出了在各种置信度和可靠度下自紧身管的临界裂纹尺寸。

压缩天然气气瓶临界裂纹尺寸的研究

以压缩天然气气瓶用钢 4 130X钢为材料 ,实测了高浓度和中等浓度硫化氢腐蚀溶液中材料的临界应力强度因子 ,得出压缩天然气气瓶在高浓度和中等浓度硫化氢溶液中的临界裂纹尺寸 ,为保证压缩天然气气瓶安全运行进行的裂纹评定提供了实验依据。

38CrNi3MoVA钢应力腐蚀性能及临界裂纹尺寸研究

本文采用预裂纹试样研究了38CrNi3MoVA钢在3.5%(质量浓度)NaCl水溶液腐蚀介质中的应力腐蚀性能,并由此计算出材料的临界裂纹尺寸,由试验结果可知,该材料具有较好的抗3.5%(质量浓度)NaCl水溶液腐蚀性能和很高的使用可靠性。

汽缸开裂的临界裂纹尺寸分析

汽缸在打压时开裂现象时有发生,通过对汽缸材料的常规力学性能和断裂力学特性的试验研究以及对汽缸工作状态下的受力的有限元方向,用断裂力学方法可以计算汽缸不同位置的临界裂纹尺寸,为汽缸的无损检验提供参考。

基于裂纹断裂力学对球型液氨储罐临界裂纹尺寸的分析

本文对某化工厂2000m3液氨球型储罐基用断裂力学理论对其临界裂纹尺寸进行分析，并对该球型液氨储罐在定期检验中所发现的两处裂纹与其临界裂纹尺寸进行比较，分析球罐在存在裂纹的情况下，球罐是否会发生泄漏。

加氢反应器裂纹扩展临界状态的研究

利用Hartman-Schijve公式计算加氢反应器材料2.25Cr1Mo钢裂纹疲劳扩展的应力强度因子理论门槛值,与实用门槛值比较结果表明后者偏于危险,二者相差约为42.55%。由此进一步引用推导公式,计算得到某加氢反应器材料断裂韧度的值。综合裂纹深度和长度方向两方面因素,对裂纹扩展状态进行分析,推导出裂纹扩展的临界尺寸,作为加氢反应器裂纹扩展评判依据。

珍珠母砖泥微结构的强度、裂纹演化与缺口敏感性

目的珍珠母以简单的砖泥交错排布微结构实现了较高的强度和韧性,其间蕴含着丰富的断裂现象和增强增韧机制,并吸引了材料力学学者的长期关注,也成为仿生复合材料的重要灵感来源。理解珍珠母宏观力学性能和断裂现象的跨尺度机制,不仅是力学基础研究的重要问题,也为高性能仿生复合材料的开发提供重要的理论支撑。方法本文通过建立珍珠母微结构—宏观力学性质的多尺度理论和数值模型,分析了砖泥微结构特征对材料强度、断裂过程和缺口敏感性的影响。结果首先,发展了一套多尺度桥联理论模型,构建了珍珠母砖泥微结构对材料宏观强度和韧性的定量联系,分析了无机晶片长宽比、界面刚度等重要参数对材料强度和韧性的影响。其次,基于经典的拉剪链模型和虚拟内键法,发展了一套拉剪链网络模型,模拟了珍珠母砖泥结构的裂纹萌生和演化过程。特别地,研究了微结构随机性对珍珠母宏观强度分布的影响,发现珍珠母砖泥结构可以抑制微结构随机性对材料的弱化作用。最后,基于拉剪链网络模型,研究了砖泥结构的缺口敏感性问题,发现随着缺口长度的减小,微结构断裂模式由断裂韧性主导转变为强度主导。结论模拟阐明了材料在临界裂纹尺寸下的特异性断裂行为,并揭示了材料组分参数和微结构参数对珍珠母缺口敏感性的影响,提出了相应的标度律。本研究为生物材料缺陷容限性质提供了更系统定量化的力学机制支撑。

支柱瓷绝缘子断裂临纹尺寸的分析与计算

利用断裂力学的理论结合工程学中的处理方法导出支柱瓷绝缘子断裂的临界裂纹尺寸计算公式 ,并对影响临界裂纹尺寸的各个因素进行分析和讨论。结合具体的工程实例得出了支柱瓷绝缘子断裂的最小临界裂纹尺寸 ,确定支柱瓷绝缘子无损检测灵敏度 ,为支柱瓷绝缘子的无损检测提供合理的依据。

存在裂纹的压力容器疲劳断裂分析

为了分析工程中常见的破坏性极大的压力容器疲劳问题,基于断裂力学理论将存在初始裂纹的压力容器等效为无穷远处作用均匀拉应力的含中心裂纹无限大板问题,解出表面半椭圆裂纹和穿透裂纹的应力强度因子;利用断裂判据得到裂纹的临界断裂尺寸;采用Paris表达式对裂纹扩展速率进行描述,推导出初始裂纹在不同裂纹尺寸和形式下的裂纹疲劳扩展寿命。结果表明,对于存在不同尺寸和形式裂纹的压力容器,其疲劳寿命可以由裂纹疲劳扩展寿命明确表示,并且为现役压力容器的安全评定提供一定的理论依据。

重载列车E级钢钩舌疲劳裂纹扩展条件及寿命预测

对重载列车E级钢钩舌进行了应力分析,导出了钩腕面裂纹的应力强度因子表达式.采用我国20 000 t列车车钩载荷谱,对钩腕面疲劳裂纹扩展的条件及扩展寿命进行了预测,并确定钩腕面裂纹的临界断裂尺寸,计算所得钩舌寿命与列车实际运行年限相一致.

原始疲劳质量评定和裂纹扩展方法研究

在对带有一个铆接孔的试件进行试验研究的基础上,利用性能退化失效曲线,提出了一种新的初始疲劳质量和裂纹扩展速率的确定方法。根据试验结果和理论推导,建立了裂纹扩展长度与加载循环次数的函数关系。在此基础上,估算了EIFS值,并用指数函数拟合方法估计了疲劳裂纹扩展速率。最后通过对临界裂纹尺寸的理论计算验证了新方法的可行性和有效性。

时效温度对铝锂合金裂纹扩展方式影响的半定量研究

以2090+Ce合金为研究对象,测试不同时效温度、时间的断裂韧性,并对试样断口进行半定量分析,探讨时效工艺、断裂韧性及断裂机制之间的响应关系。研究表明,2090+Ce合金的断裂韧性试样以分层开裂为主要断裂方式。分层开裂与时效温度有密切关系,随时效温度升高,分层比例增大,厚度变薄。分层开裂亦与应力状态、晶界强度有密切关系,分层裂纹最先在三向应力的作用下于试样中心的晶界处形成,平行承载的薄板处于平面应力状态,裂尖前方塑性区扩大,消耗较多塑性变形功,从而达到增塑作用。时效温度和时间对断裂韧性临界裂纹尺寸影响很小。

焊接气瓶裂纹的断裂力学分析

通过对低合金钢焊接高压气瓶焊接区裂纹进行的实验研究及其安全分析，确定了高压气瓶的损伤机理及临界裂纹尺寸。在此基础上，计算了气瓶的疲劳寿命，且其寿命与实物实验值吻合，因此可以说，带裂纹的气瓶在给定的设计条件下可以继续使用。

核电厂换料水箱应力分析及裂纹评定

核电厂换料水箱是保障反应堆事故工况下,为设备冷却供水的设备之一。研究发现,国内外核电厂换料水箱底板有出现裂纹,甚至发生泄漏的案例。为了更好的对换料水箱实施检测,有必要筛选出无损检测的重点区域,获知裂纹的验收尺寸。因此本文从应力分析的角度,对核电厂换料水箱进行了有限元模拟,分析了应力集中区域;并通过应用线弹性断裂力学确定了换料水箱底板的临界裂纹尺寸。为后续现场检测、评定工作提供依据。

基于有限元软件的核电厂管道破前漏裂纹稳定性分析

在核电厂管道的破前漏裂纹稳定性分析中,比较常用的是使用J积分-撕裂模量汇交方法 (简称J-T方法)来计算极限载荷和临界裂纹长度。本文利用有限元方法,建立含有裂纹的管道模型,指出裂纹尖端网格设置的关键点;然后用Abaqus软件对含有裂纹的管道模型进行J-积分分析;最后根据计算的结果,运用J积分-撕裂模量汇交方法计算出临界裂纹尺寸。将所得的计算结果与理论计算结果进行对比,可以看出二者在计算临界裂纹尺寸上具有高度的一致性。可见在小范围屈服(Small-Scale Yielding,简称SSY)情况下,使用有限元法进行破前漏裂纹稳定性分析是可行的。