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斜接弯管沿管向穿透裂纹弹塑性有限元分析

肖传冰

  对在役压力管道进行安全评定具有重要的意义。自七十年代至今,断裂力学理论和实际应用都有相当的发展,但是对于目前工程中许多含裂纹结构,进行安全评定所需的可以直接应用的断裂参量解仍很缺乏。本文以断裂力学理论为基础,采用有限元的方法,借助大型通用有限元软件ANSYS分析、计算了工程中常用的焊制斜接四节段弯管斜接管段沿轴向穿透裂纹的线弹性参量K_1因子和弹塑性参量J-积分,给出了其形状系数F和全塑性系数h_1,可供工程实际应用的结论,增补了J-积分全塑性解数据库。包括:1.建立了焊制斜接四节段弯管有限元模型,分析其在内压、弯矩组合载荷作用下整体应力分布特点,为进一步的断裂分析提供了必要的参考。2.研究探求ANSYS中含裂纹结构有限元模型建立的方法,根据现有文献的算例验证了裂纹的模拟方法。并以有关斜接弯管的几何、材料、载荷特性等为参数,利用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL)编写模型生成程序,用以有限元分析。3.利用位移法,借助ANSYS后处理器(/POST1),分别在单纯内压、弯矩载荷作用下,求解线弹性断裂参量应力强度因子K_1。并进一步推导得到形状系数F的拟合计算式。4.处理了ANSYS中非线性材料性质的定义,引入了材料的幂硬化指数n,利用APDL编写了裂纹J-积分求解程序,对本文所述裂纹进行了弹塑性有限元分析。根据EPRI全塑性J-积分处理方法,求解裂纹的全塑性J-积分J_P,裂纹的全塑性解系数h_1。5.分别计算了内压、按不同比例构成的内压-弯矩组合载荷作用下,裂纹的全塑性解系数h_1,编制了全塑性解系数h_1表格。……   
[关键词]:有限元法;穿透裂纹;应力强度因子K_I;J-积分;全塑性解系数h_1;EPRI估算;幂硬化指数n
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2003年