扩展裂纹缺陷评定方法的优化研究

裂纹扩展的缺陷评定方法,越益受到了人们的重视,美国ＥＰＲＩ提出的“裂纹 推力图”方法,虽然准确合理,但方法偏于繁复,尚难于向工程界推广。清华大学力学 研究所曾先后提出几种评定方法,以期使评定过程得以简化。在此基础上,文章提出 “相容应力增量”法作为优化方法,它将使全部评定过程大为简化,从而为扩展裂纹的 缺陷评定方法向工程界推广创造便利条件。     

基于应力三轴性的J_R阻力曲线

在Ｏ＇Ｄｏｗｄ和Ｓｈｉｈ的静止裂纹尖端场双参数描述的基础上，提出控制起裂的三轴张力准则；导出裂纹的断裂韧度Ｊｃ与裂纹尖端附近应力三轴性参数Ｑ的数学联系Ｊｃ（Ｑ），解释不同构形的断裂韧度存在很大差别的原因。并根据裂纹稳定扩展时Ｊ积分推力和阻力保持平衡的原则，建立裂纹扩展阻力与应力三轴性参数的关系Ｊｒ［Ｑ（△ａ）］，从而准确地解释了不同的裂纹构形将有不同的阻力曲线。最后，对典型构件进行了缺陷评定，为更加充分发挥材料抵抗裂纹扩展的潜力提供了理论依据。     

全塑性J积分近似表达式的研究

在 ＥＰＲＩ全塑性Ｊ积分表达式的基础上，依靠模型实验失稳时的载荷σｆ及裂纹扩展量△ａｆ，建立了全塑性Ｊ积分近似表达式．在对６个压力容器进行爆破检定后发现：失稳压力的预测值与实测值最大偏差为 ３％，与 ＥＰＲＩ全塑性解具有同样的精度：表明对于弹塑性断裂手册中不曾列入的较复杂的平面问题，其全塑性解可借助模型实验建立，从而为扩展ＥＰＲＩ工程评定方法的应用范围，发挥重要作用。     

J等效方法用于缺陷评定的可行性研究

对Ｊ等效原理能否用于延性材料缺陷评定作了研讨和计算。算例说明，按该原理求出的失稳点参量（△α，σ）比按 ＥＰＲＩ方法求出的要大些，对应的Ｊ值相差就更大，且这种差别随硬化指数ｎ上升增加很快。这将使断裂设计偏于危险，表明不宜把Ｊ等效原理作为通用方法用于延性材料的缺陷评定．仍有必要继续探求理论完善、方法简便且全面考虑各种实际工程因素的评定方法。     

浅谈压力容器裂纹缺陷的安全评定

本文研究了基于“合于使用”原则的压力容器缺陷的安全评定，在此基础上阐述了国内外的压力容器裂纹缺陷安全评定方法，并给出了裂纹缺陷的检测技术。     

从EPRI工程计算方法看Burdekin COD设计曲线

分析了 Ｂｕｒｄｅｋｉｎ ＣＯＤ设计曲线的不足点，建立了由 ＥＰＲＩ工程计算方法求原裂纹尖端张开位移的转换公式，藉以考查Ｂｕｒｄｅｋｉｎ设计曲线的保守程度。文中的实例指出：Ｂｕｒｄｅｋｉｎ设计曲线只适用于以脆断为主要破坏形式的各种构件的预测，而对于以延性撕裂为主要破坏形式的构件，设计曲线的预测偏于保守，在安全评定的应用上受到限制。     

基于疲劳特征长度概念的一种新疲劳理论

针对现有疲劳评价方法存在的问题，引入疲劳特征长度的概念，提出一种新的疲劳理论，该理论既可以统一含不同大小缺陷的疲劳评价问题，也可以很好地说明材料疲劳特性的尺寸依存性问题，并将疲劳极限和裂纹扩展门槛值的评价方法统一起来.通过对各个特征长度内裂纹扩展过程的考察，发现材料的S N曲线、ε N曲线和Pairs规律三者之间存在内在关系.通过与文献中的实验结果比较，发现本理论与现有光滑材料、缺陷材料以及疲劳裂纹扩展的评价结果一致.     

裂纹慢稳定扩展问题的J_R曲线方法研究

本文用修正J积分和带侧槽三点弯曲试样测定了几种国产中低强钢的J_R曲线;研究了J_R曲线受试样厚度的影响。还介绍了弹塑性裂纹扩展推力曲线及其确定方法。最后由J_R曲线的概念确定了材料抗裂纹扩展的最大阻力。     

海底管线用钢焊接接头的安全评定及寿命预测

焊接接头是海底油气输送管道焊接结构中的薄弱环节，作者在给定裂纹尺寸和载荷条件下，根据裂纹尖端张开位移CTOD试验结果，采用欧共体提出的结构完整性评定方法SINTAP，对API5LX65管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定，根据拉伸试验结果，给出了X65管线钢焊接接头焊缝和母材的一级与三级评定曲线，结果表明，不论采用一级还是三级评定，各评定点均在评定曲线定义的范围内，说明该结构是安全的，根据评定结果对结构进行疲劳寿命估算具有工程实际意义和经济价值。     

孔边裂纹J积分失效评定曲线

计算了单边椭圆缺口试件（ＳＥＮＣＰ）高应变区裂纹的Ｊ积分失效评定曲线（ＦＡＣ），考察了影响ＦＡＣ的几种因素。结果表明：在外加载荷与塑性屈服载荷之比（Ｌｒ）１．０时，用Ｒ６通用失效评定曲线进行结构高应变区裂纹断裂评定与疲劳剩余寿命估算是安全的。     

2(1)/(4)Cr1Mo钢及其焊接接头缺陷失效评定曲线

通过对2(1)/(4)Cr1Mo钢及其焊接接头在常温和高温下应力-应变关系曲线的分析,用塑性多段幂次法描述材料的本构关系。基于弹塑性有限元法和工程评定方法建立2(1)/(4)Cr1Mo钢及其焊接接头的失效评定曲线（FAC）,并将计算结果与R6通用曲线进行了比较,为2(1)/(4)Cr1Mo钢制压力容器缺陷的安全评定提供技术支持。     

在役压力容器缺陷评定研究进展

回顾和总结了在役压力容器缺陷评定和容限分析的发展现状 ,并主要对失效评定图、概率方法、智能方法 (尤其人工神经网络方法 )和疲劳工程评定方法新进展进行了综述 .提出了今后的发展方向和需要着重开展的工作 .     

基于损伤力学与安全衰减路径的含裂纹缺陷压力容器扩展寿命分析

针对含裂纹缺陷压力容器的疲劳裂纹扩展寿命问题,在裂纹缺陷的安全衰减路径仿真基础上,提出了一种预测裂纹缺陷疲劳扩展寿命的计算方法。首先根据裂纹长度和深度的几何关联变化模型,基于该关联模型与失效评定图（FAD）仿真裂纹缺陷的安全衰减路径轨迹,然后采用数学积分方法求解安全衰减路径的长度和剩余轨迹线段长度,以此为度量建立裂纹缺陷安全裕度及损伤程度的计算模型,结合低周疲劳试验数据,在Lemaitre能量损伤理论上建立一种裂纹疲劳扩展寿命预测模型。此外,本文对某压力容器进行了算例分析,并运用本文提出的模型计算结果与Paris公式的计算结果及扩展有限元仿真的结果进行对比,结果表明,该方法对压力容器含裂纹缺陷的疲劳寿命评估有一定的实用价值。     

裂纹缺陷对结构动态断裂行为的影响效应研究

采用落锤冲击加载的方式,结合焦散线方法,研究了裂纹缺陷对有机玻璃(PMMA)板条试件动态断裂行为的影响效应。通过对试件断裂破坏过程的观测和分析,得到了裂纹尖端动态应力强度因子和裂纹扩展速度的变化规律。结果表明,该试验加载条件下,结构的断裂韧度约为1.00 MN/m~(3/2);裂纹缺陷的存在对运动裂纹扩展的总体效果是抑制的,含裂纹缺陷试件中运动裂纹的扩展时间约为不含裂纹缺陷的1.5倍;随着裂纹缺陷长度的增加,运动裂纹在缺陷处再次起裂更为困难。     

基于模糊神经网络的材料力学性能识别

在模糊聚类分析的基础上 ,根据以往材料的试验数据和工程评定数据 ,采用模糊神经网络方法 ,确定了在用压力容器缺陷评定中断裂韧度的预测数据 ,结果与试验数据相符 ,且与其它选用原则和确定方法的结果一致 .该方法解决了在用压力容器缺陷评定中断裂韧度代用数据确定的问题 .     

多荷载联合作用下含穿透裂纹接管安全评定

对多种荷载联合作用下含缺陷压力容器的安全评定目前仍无可靠方法.采用三维有限元方法,对含肩部穿透裂纹接管在内压和弯矩联合作用下安全评定所需的断裂比和荷载比进行求解.研究表明,断裂比可根据内压和弯矩作用下裂纹的应力强度因子KIs得到,KIs为仅受内压下应力强度因子与仅受弯矩下应力强度因子的线性加和.荷载比由实际外载、内压作用下接管极限内压p与弯矩作用下极限弯矩m求出,给出了内压和弯矩联合作用下接管极限荷载与p、m的关系.所得结论可用于内压和弯矩作用下含肩部穿透裂纹接管的安全评定.     

Fatigue reliability analysis of kiln welded shell

<正>This paper presents a probabilistic reliability method for the welded shell during crack growth.The crack growth model incorporated with a failure assessment diagram(FAD),which can provides a better estimation of the critical crack length,is developed to describe fatigue failure.All variables for particular welded joints of the shell are studied. Among them,the stress variables are based on the calculated stress by using the finite element(FE) code ANSYS. Fatigue reliability analysis of the welded shell is performed by using the Monte Carlo simulation method.The failure probability curve of the example kiln is significantly useful to determine the repair schedule of shell cracks.