论文部分内容阅读
基于断裂力学方法以及“合乎使用”原则建立的结构完整性安全评价体系，在国际上已经得到广泛应用。EPRI（美国电力研究院）给出的J积分工程计算方法已经相当成熟，由此构建出失效评定曲线。由于过去计算条件的限制，EPRI通过大量二维有限元分析建立了各种裂纹构形全塑性乃因子，广泛应用在工程评定中。当前，J积分三维有限元计算已经得到广泛应用，本文针对钛合金TA2，应用大型通用有限元软件ABAQUS，对J积分工程估算方法和失效评定曲线进行研究。 本研究主要内容包括：⑴利用有限元ABAQUS软件，建立CCP、SECP、DECP、CT试样的有限元二维模型，将计算得到的J积分与目前得到广泛认可的EPRI-J积分工程估算方法进行比较，验证EPRI方法与平面有限元的一致性，同时也为后续研究提供有限元分析数据。⑵针对含穿透裂纹板试样，建立有限元三维模型，对不同厚度的裂纹板进行弹塑性有限元分析，计算裂纹前端应力场、应变场以及J积分解。通过断裂实验和有限元结果对比，提出改进的EPRI-J积分估算方法，修正CCP、SECP、DECP试样的全塑性因子，提供部分裂纹尺寸的全塑性h1因子修正结果。⑶针对单参数J描述平面应变和三维裂纹应力应变场问题的不足，引入离面约束系数Tz，根据本文有限元分析结果，给出其分布曲线，为准确描述裂尖应力应变场打下基础。⑷以工业纯钛为研究对象，根据本文J积分计算结果，利用修正的h1因子建立改进的EPRI-J积分失效评定曲线，研究裂纹板厚度、裂纹长度等对失效评定曲线的影响，并与R6和GB/T19624-2004的通用失效评定曲线进行比较。⑸针对工程上常见的压力管道，对受内压含轴向裂纹圆柱壳进行三维有限元J积分计算，修正EPRI的全塑性因子h1，提供修正后的TA2失效评定曲线。