時(shí)間相關(guān)的斷裂理論及應(yīng)用課件(文件)
【正文】 蠕變損 傷模型 試驗(yàn) 斷裂力學(xué)參量 ? 經(jīng)驗(yàn)公式的準(zhǔn)確性無(wú)法保證 ? 缺乏高溫下的預(yù)測(cè)模型 ? 傳統(tǒng)模型參數(shù)繁多，難以標(biāo)定 ? 多軸應(yīng)力狀態(tài)對(duì)蠕變本構(gòu)和損傷方程的影響亟待修正 ? 耗時(shí)費(fèi)力 ? 觀測(cè)困難 dd2l2rhσaσaσaσa全壽命預(yù)測(cè)模型 損 傷 斷 裂 全壽命預(yù)測(cè)模型 高溫結(jié)構(gòu)剩余壽命分析 2023/3/29 63 實(shí)際結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的載荷形式 2023/3/29 64 蠕 變 疲 勞 蠕 變 － 疲 勞 拉 應(yīng) 力壓 應(yīng) 力拉 應(yīng) 力拉 應(yīng) 力壓 應(yīng) 力壓 應(yīng) 力時(shí) 間時(shí) 間時(shí) 間斷 裂斷 裂斷 裂正 常 運(yùn) 行 時(shí) 保 持 的 拉 應(yīng) 力正 常 運(yùn) 行 時(shí) 保 持 的 拉 應(yīng) 力65 單純疲勞載荷下的裂紋擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型 ? 大量的金屬疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)表明，裂紋擴(kuò)展數(shù)率與裂紋尖應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的控制參量（應(yīng)力強(qiáng)度因子波動(dòng)幅度 ?K）有關(guān) 。在這種情況下，C*值與積分路徑無(wú)關(guān)，并且可用于裂尖應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的表征。 1mm 電廠多部件受到蠕變 疲勞交互作用的影響 31 超超臨界汽輪機(jī)關(guān)鍵部件 ? 高溫反應(yīng)堆 ? 反應(yīng)堆壓力容器、管路系統(tǒng)、熱交換器等 ? 火電設(shè)備 ? 鍋爐、管路系統(tǒng)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、汽缸、螺栓等 ? 聯(lián)合循環(huán)設(shè)備 ? 燃?xì)廨啓C(jī)的熱部件 何謂交互作用？二者疊加不等于線(xiàn)性之和 32 Creepfatigue interaction Fatigue after creep Pure fatigue 載荷譜的簡(jiǎn)化 33 ? 0 Example for load spectrum T C T C Creep fatigue 蠕變疲勞分析的基本要素 34 蠕變疲勞交互作用的影響因素 ? 保載時(shí)間：會(huì)導(dǎo)致循環(huán)次數(shù)下降 ? 加載速率效應(yīng)、平均應(yīng)力 ? 控制模式：應(yīng)力？應(yīng)變？ ? 熱機(jī)疲勞效應(yīng)（ TMF） ? 多軸應(yīng)力的影響 ? 環(huán)境的影響（氧化、腐蝕等） 35 蠕變 疲勞交互作用導(dǎo)致獨(dú)特的破壞機(jī)制 斷口 裂紋擴(kuò)展路徑 晶界 316L 600度 疲勞 蠕變 疲勞 37 蠕變 疲勞交互作用存在敏感窗口 Fatigue dominated Fatiguecreep interaction Creep dominated 蠕變 疲勞交互作用研究的歷程 基于 CoffinManson方程的蠕變疲勞模型發(fā)展歷程 現(xiàn)有蠕變疲勞主要預(yù)測(cè)方法 ? Ductility exhaustion approach Strain sensitive materials Linear damage summation ? Definition of “creep ductility” True rupture strain Reduction of area Rupture elongation 39 Time fraction method assumption: two damage processes are independent: Creep Damage is an internal process dominated by cavitations at grain boundaries Fatigue process is a surface phenomenon ?? tdtfractiontime? ?? ?? ?? ???????htttTFseqcpeqfhc RAN012???? ? ?標(biāo)準(zhǔn)中的簡(jiǎn)化處理觃則 40 多軸應(yīng)力的影響 2023/3/29 41 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)變形的影響 Nuclear Engineering and Design, 2023, 237: 1969 0 . 0 0 0 . 4 0 0 . 8 0 1 . 2 0M i s e s e q u i v a l e n t s t r a i n ( % )02 0 04 0 06 0 08 0 0Mises equivalent stress (MPa)U n i a x i a l c y c l eP r o p o r t i o n a l c y c l eT o r s i o n a l c y c l eU n i a x i a l t e n s i o nC i r c u l a r c y c l e產(chǎn)生同樣變形所需應(yīng)力更大 ?? 多軸應(yīng)力的影響 2023/3/29 42 margin εdes Design life margin 基于分析（ FE）的蠕變強(qiáng)度設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)幾何與載荷參數(shù)（溫度、壓力） 材料行為如Norton Balley方程 nmAt???, , ( )A n m f T?FE 蠕變分析 蠕變強(qiáng)度校核 危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力 ≤ 蠕變破斷強(qiáng)度 危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)變 ≤ 蠕變破斷韌度 核心問(wèn)題 本構(gòu)關(guān)系和材料參數(shù) 核心問(wèn)題 失效判據(jù) 高溫結(jié)構(gòu)的蠕變斷裂理論 44 蠕變裂紋擴(kuò)展 45 高溫下 裂紋擴(kuò)展額特征 裂尖蠕變區(qū)域及應(yīng)力場(chǎng) 蠕變區(qū) 蠕變區(qū) 蠕變區(qū) （ b）瞬態(tài) 蠕變 c） 穩(wěn)態(tài)蠕變 （ a）小范圍蠕變 蠕變裂尖應(yīng)力場(chǎng) ),(~)1/(1000 nrICijnnij ?????????????????? ),(~)1/(1000 nrICijnnij ??????????????????? nnI n )( 2/1 ???nnI n)( 2/1 ???平面應(yīng)變 平面應(yīng)力 Goldman和 Hutchinson指出，在按冪指數(shù)硬化的對(duì)速率不敏感材料中，最后得到的方程與控制漸進(jìn)特性的方程具有相同的形式，即應(yīng)變與應(yīng)力的奇異性是 HRR型的，相應(yīng)的漸進(jìn)場(chǎng)可寫(xiě)為 裂 尖強(qiáng)度 因子隨時(shí) 間的變化 ?2a x y o ??C*的定義 ?? ?? ?????? ?????? ???? dsxuTdyWC iiS ??SW
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