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 線,而新R6選擇2曲線并沒有考慮結構形狀特性。對于對一些特定材料和特定的幾何 構件,CEGB也提出應通過有限元計算得到人和■^使用更高精度的R6選擇3曲線。

 
因此本文所有的計算工作可以用來對三通肩部穿透裂紋進行評定-需要說明的是,本文 塑性區修正考慮的是1.1倍的原始裂紋尺寸是比較粗糙的,有待于進一步的研究和完善。
 
6.6小結
 
本章對焊制異徑三通彈塑性研究得到以下結論:
 
(11通過在ANSYS中改造HOR幂硬化材料的定義式,使其符合能夠描述材料各項 同性強化特性的Voce硬化理論,并用材料本身的結構、性能參數和外載等已知量确定 了 Voce硬化理論的材料性能參數R0, 成功的改造并導入了幂硬化指數。
 
(2)在純内壓載荷作用下,三通主管和支管的全塑性解系數都是随着幂硬化指數盡
 
的增大而增大,當《為定值時,4随着裂紋長度的增大而增大,随着壁厚的變小而增大。 相同的和0/D下,主管的h值比支管的要大。
 
(3)在内壓彎矩聯合載荷作用下,三通主管和支管的盡值比相應的純内壓情況的值 要小,且h随着彎矩載荷的比例的增大而不斷減小。
 
(4)研究表明,結構形狀特性直接影響了塑性區修正的尺寸,制作失效評定曲線時 要給于足夠的重視。
 
(5)當幂硬化指數較小時,使用GB/T19624-2004 二級評定曲線評估時略顯保守。而 當幂硬化指數較大,裂紋長度較長時,使用GB/T19624-2004 二級評定曲線進行安全評 估不能完全保證有足夠的安全•本文計算的F值和化值可以作出精度最髙的以•/積分為 基礎的新R6選擇3曲線,用新R6選擇3曲線對含裂紋構件進行評估是最嚴格的。
 
結 論
 
本文以斷裂力學理論為基礎,采用有限元分析方法,借助有限元分析軟件ANSYS, 對焊制異徑三通進行了分析研究。對無缺陷焊制異徑三通在内壓,内壓彎矩聯合載荷作 用下的應力進行了分析後,建立了含肩部軸向穿透裂紋焊制異徑三通的有限元模型,計 算了内壓、彎矩載荷下的線彈性斷裂參量計算了内壓、内壓彎矩聯合載荷作用下 的全塑性_/積分七,并整理得到形狀因子屍和全塑性解系數4,拟合出F計算式,給 出了 4的表格。通過本文的工作,得到了如下結論:
 
(1)對無缺陷焊制異徑三通在内壓,内壓彎矩聯合載荷作用下的應力分析表明:三 通在連接部位附近存在很大的應力集中,三通肩部和腹部的應力水平比直管段高出數 倍;在純内壓時,肩部的應力集中程度明顯高于腹部;在内壓和彎矩組合作用時,腹部 的應力集中程度稍高于肩部•由于三通肩部和腹部的應力集中,可能會導緻裂紋的産生。
 
(2)建立含中心穿透裂紋闆和含軸向穿透裂紋直管有限元模型,計算了各尺寸下裂 紋闆和裂紋管的&值,發現本文的&計算值與EPRI提供的解有較好的吻合,證明 本文選用的模拟裂紋尖端的奇異單元,分區建模的方法以及ANSYS中用于計算應力強 度因子模塊都是正确的。
 
(3)在對無缺陷的三通應力分析的基礎上,建立了肩部含軸向穿透裂紋的三通有限 元模型。為了得到既能滿足工程精度要求又能節省計算時間的三通有限元模型,本文對 三通幾何尺寸和單元分布進行了大量的研究,得到了以下結論:
 
①三通的主管和支管的應力強度因子的值,都是随着支管管徑的增加而增大,因 此選擇支管管徑較大的三通進行研究可以滿足各種不同支管管徑三通安全評定的要求^ 本文選擇主管管徑為356mm時,選擇了支管管徑為325mnu經過無因次處理以後可以 廣泛應用。
 
②主管和支管的盡值,均随着管長尺寸L的增大而增大,當L増大到lOOOnun時, 繼續增大i的值對主管和支管的&值的影響不顯著,因此本文選擇管長尺寸為 1000mm。
 
③在厚度方向建立一層,兩層或三層單元對主管和支管的&值的影響不大,本文 為了節省計算時間,在滿足精度要求的情況下,選擇了在厚度方向建立一層單元•
 
④主管和支管的&值均随着外圍擴展區軸向單元數的增加而增大,當外圍擴展區 軸向分布的單元數達到15個時,主管和支管的K,值變化很小,因此本文選擇了外圍擴 展區單元數為15。
⑤通過對環向單元分布的反複試算,最後1/2的三通有限元模型在主管環向分布了 43個單元,在支管環向分布了 38個單元。
 
(4)在内壓,彎矩下,分别計算了主管和支管的&的值,并通過相應的公式計算得 到形狀因子F。計算結果表明:
 
①在内壓作用下,主管和支管的尺,值均随載荷的增加而線性增加,随着裂紋長 度的增加而增加,随着壁厚的減小而增加。主管和支管的形狀因子F随着裂紋長度的 增加而增加,随着壁厚的減小而增大。
 
②在彎矩作用下,主管和支管的&值均随着彎矩的增大而線性增大,随着裂紋 長度的增加而增大,随着壁厚的減小而增加。主管和支管的形狀因子F随着壁厚的減小 而增大,随着裂紋長度的增大而呈現減小的趨勢。
 
③根據屍的計算值拟合了形狀因子屍的計算公式,拟合公式精度滿足工程應用的 要求,工程安全評定可以直接應用。
 
(5)在純内壓作用,不同内壓彎矩載荷比下,求解了不同壁厚,不同裂紋尺寸, 不同幂硬化指數三通裂紋的彈塑性■/積分,并通過EPRI工程方法處理得到全塑性
 
解系數研究結果表明:
 
①在純内壓載荷作用下,三通主管和支管的全塑性解系數都是随着幂硬化指數» 的增大而增大,當》為定值時,A随着裂紋長度的增大而增大,随着壁厚的減小而增大。 相同的ZJ/r和a/Z)下,主管的盡值比支管的要大。
 
②在内壓彎矩聯合載荷作用下,三通主管和支管的仏值比相應得純内壓情況的值 要小,且仏随着彎矩載荷的比例的增大而不斷減小。
 
③全塑性解系數化以表格形式給出,非常方便工程安全評定的査閱。
 
④研究表明,結構形狀特性直接影響了塑性區修正的尺寸,制作失效評定曲線時 要給于足夠的重視。
 
(6)通過本文的計算值,作出了不同的失效評定曲線•通過計算比較發現:相同裂 紋長度時,主管比支管要危險;本文分别給出了主管和支管的F值和;^值方便主管和支 管裂紋長度不同情況的安全評定:當幂硬化指數較小時,使用GBW19624-2004 二級評 定曲線評估時有時保守;當幂硬化指數較大,而裂紋長度較長時,使用GB/T19624-2004 二級評定曲線進行安全評估不夠安全;本文計算的F值和化值可以作出精度最髙的以 積分為基礎的新R6選擇3曲線,用新R6選擇3曲線對含裂紋構件進行評估是最嚴格 的.
 
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