時間相關(guān)的斷裂理論及應(yīng)用課件-全文預(yù)覽
【正文】 cijijS dcij??? ????? 0 cijijSnn ?? ?1???式中 為應(yīng)變能速率的密度 對服從 Norton律的材料： r??iyx穩(wěn)態(tài)蠕變下 C*與路徑無關(guān) 蠕變裂紋行為 ? Goldman和 Hutchinson指出，在按冪指數(shù)硬化的對速率不敏感材料中，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)場可寫為 ? ? ? ? ? ????ijnnij rBItC ~11 ????????? ? ? ? ? ? ? ????? ijnnnij rBItC ~1????????C(t)的定義 ? ? dsxunnn ntC ijijijij 10 1? ?? ????????????? ???注意：隨著時間的增加，裂尖的小范圍蠕變也逐漸演變成大范圍蠕變， C(t)即等同于 C*并與積分路徑無關(guān)。 n≥3 Dislocation Climb 析出粒子 , precipitate 平移 平移 上升 上升 蠕變變形的機(jī)理 29 擴(kuò)散蠕變 （ diffusion creep） ? Lattice diffusion (NabarroHerring) creep: Vacancies move in the lattice ? Grain boundary diffusion (Coble) creep: Vacancies move along the grain boundary 2glb dDTkΩσπ16ε ??Stress index 。 Temperature region at which Creep must be considered Noncreep temperature region Creep rupture strength Shortterm tensile strength Temperature 破斷強(qiáng)度 Creep design of structural ponent 強(qiáng)度 隨時間溫度增加而降低 8 2023/3/29 蠕變的特征 2023/3/29 9 時間增加 強(qiáng)度下降 2023/3/29 10 Rupture stress 應(yīng)力準(zhǔn)則 Time Failure point σ0 σdes tdes 蠕變的特征 2023/3/29 11 發(fā)生蠕變的溫度 蠕變?nèi)? 溫度、應(yīng)力 /載荷、時間 蠕變現(xiàn)象三特征 failure tertiary creep d?/dt primary creep d?/dt Andrade law time strain secondary creep d?/dt=constant tf(?) stress time ? time d?/dt inelastic elastic, reversible ? 應(yīng)力恒定 ? 應(yīng)變?nèi)A段：增加、穩(wěn)定、增加 ? 應(yīng)變速率三階段：減速、穩(wěn)定、增速 蠕變的特征 蠕變研究的歷史 2023/3/29 12 ?1830年，法國工程師 LouisJoseph Vicat 最早報道了橋梁繩索蠕變超過彈性變形導(dǎo)致失效的現(xiàn)象 ?1910年，英國倫敦大學(xué) Edward Andrade 教授最早建議了描述金屬材料的粘性方程 ?1922年，英格蘭工程師 Dickenson 發(fā)現(xiàn)了高溫蠕變強(qiáng)度低于短時拉伸強(qiáng)度的現(xiàn)象 ? Riedel教授于 1977年提出了蠕變條件下裂紋張開與擴(kuò)展 Dugdale模型 ? Harper同年提出了 C*斷裂參量用于蠕變研究 ? 美國西屋公司最早編制汽輪機(jī)蠕變裂紋擴(kuò)展壽命評價標(biāo)準(zhǔn) 2023/3/29 13 蠕變研究的歷史 航空工業(yè)的發(fā)展出盡了高溫斷裂問題的研究 工程中的蠕變現(xiàn)象 2023/3/29 14 ? 完美結(jié)構(gòu)產(chǎn)品三要素：需體現(xiàn) 成本效率 、 安全 和 經(jīng)濟(jì)壽命 的理想匹配 ￥B a s i c C o s t ,E f f i c i e n c yE c o n o m i c L i f e t i m eS a f e t yNILR產(chǎn)品三要素 服役結(jié)構(gòu)的兩類非正?，F(xiàn)象 Process of fracture Low pressure rotor Middle pressure rotor 美國 TVA Gallatin電站轉(zhuǎn)子服役早期發(fā)生斷裂 美國 Sabine 熱電廠 2號機(jī)組(1979)主蒸汽管道彎頭 5萬小時蠕變破裂 1. 結(jié)構(gòu)早于設(shè)計壽命發(fā)生破壞 服役結(jié)構(gòu)的兩類非正?，F(xiàn)象 英國 1962年建造 Parsons 汽輪機(jī)組超過20萬小時設(shè)計壽命 10余年，目前仍然安全服役 大慶石化總廠煉油廠 F－ 401加氫反應(yīng)器 1966年投入運(yùn)行至今，超過了設(shè)計壽命 30余年 2. 結(jié)構(gòu)安全服役超過數(shù)倍的設(shè)計壽命 原因：材料？制造工藝？對蠕變問題認(rèn)識不足！ 新技術(shù)使得溫度壓力日益提升 涂善東，高溫結(jié)構(gòu)完整性原理，科學(xué)出版社， 2023 Tu ST, High Temperature Structural Integrity, Science Publisher, 2023 蠕變失效的宏微觀表現(xiàn) 蠕變失效宏觀形式 □ 魚骨狀含Nb 碳化物 骨架狀含 Cr 碳化物 新材料 使用 16萬小時 航空發(fā)勱機(jī)葉片蠕變斷裂 2023/3/29 20 焊接結(jié)構(gòu)的蠕變 10萬小時的焊縫蠕變強(qiáng)度削弱系數(shù) 不同材料，不同溫度，對應(yīng)不同壽命下，接頭的蠕變強(qiáng)度減弱 焊接結(jié)構(gòu)的蠕變斷裂特點(diǎn) 晶界為蠕變敏感區(qū)，低應(yīng)力破壞源于熱影響區(qū)的細(xì)晶粒區(qū) Schubert J., A. Klenk and K. Maile. Int Conf Creep Fracture in High Temperature Components, ECCC), 2023 傳統(tǒng)的低合金鐵素體鋼 WSRF= 蠕變強(qiáng)化鋼 9
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