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双材料CT试样裂纹高温蠕变行为的研究与蠕变断裂参量C的估算

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目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要符号对照表

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2国内外相关课题的研究现状

1.2.1均质材料CT试样C*的估算

1.2.2双材料CT试样C*的估算

1.3本文研究思路和主要内容

1.3.1本文研究思路

1.3.2主要研究内容

第2章 蠕变裂纹扩展控制参量C*与理论基础

2.1蠕变裂纹扩展控制参量C*

2.2加权平均系数α

2.3有限单元法简介

第3章 CT试样有限元模型的建立及input files的后处理

3.1大型有限元分析软件ABAQUS

3.1.1ABAQUS简介

3.1.2ABAQUS主要模块

3.1.3ABAQUS有限元模拟流程

3.2CT试样有限元模型的建立

3.3裂尖网格划分对C*运算结果的影响

3.4输入文件(input files)的后处理

3.5本章小结

第4章 双材料CT试样焊缝界面裂纹蠕变断裂行为的研究

4.1引言

4.2CT试样模型的建立及网格划分

4.3mises等值应力曲线云图和Ct-Time关系曲线

4.3.1mises等值应力曲线云图

4.3.2蠕变断裂参量Ct与蠕变时间的关系曲线

4.4非匹配因子M与加权平均系数α的关系

4.5蠕变指数n与加权平均系数α的关系

4.6几何参量a/W与加权平均系数α的关系

4.7蠕变断裂参量C*的估算

4.8工程实例验证

4.9本章小结

第5章 双材料CT试样焊缝中心裂纹蠕变断裂行为的研究

5.1CT试样模型的建立及网格划分

5.2mises等值应力曲线云图和Ct-Time关系曲线

5.2.1mises等值应力曲线云图

5.2.2蠕变断裂参量Ct与蠕变时间的关系曲线

5.3非匹配因子M与加权平均系数α的关系

5.4蠕变指数n与加权平均系数α的关系

5.5几何参量ψ=(W-a)/h与加权平均系数α的关系

5.6蠕变断裂参量C*的估算

5.7工程实例验证

5.8本章小结

第6章 双材料CT试样焊缝偏心裂纹蠕变断裂行为的研究

6.1CT试样模型的建立及网格划分

6.2mises等值应力曲线云图和Ct-Time关系曲线

6.2.1mises等值应力曲线云图

6.2.2蠕变断裂参量Ct与蠕变时间的关系曲线

6.3非匹配因子M与加权平均系数α的关系

6.4蠕变指数n与加权平均系数α的关系

6.5几何参量h1/h与加权平均系数α的关系

6.6蠕变断裂参量C*的估算

6.7工程实例验证

6.8本章小结

第7章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

石油、化工、发电等领域的工艺设备正在向着高温、高压和大型化发展,以提高装置的效益,同时对设备的安全可靠性提出了更高的要求。在这些领域里存在着大量的高温高压设备,这些设备在制造的过程中大都要采用焊接结构,而高温蠕变断裂失效是焊接结构的主要失效形式之一,是危害设备长周期安全运行的主要因素。因此,对高温焊接结构蠕变规律的研究,是高温结构强度设计与寿命预测的重要基础,不仅具有重要的理论研究价值而且具有重要的工程应用价值。本文针对高温结构中非匹配焊接接头蠕变断裂参量C<'*>的估算问题,首先通过理论分析,认为双材料CT试样的蠕变应变速率ε<'c><,ref><'(eq)>总是可以表示为其焊材的蠕变应变速率ε<'c><,ref><'(w)>和其母材的蠕变应变速率ε<'c><,ref><'(p)>的加权平均,从而引出加权平均系数α,然后通过有限单元法,利用大型有限元分析软件ABAQUS6.6对三种双材料CT试样的蠕变断裂行为进行大量分析计算: (1)焊缝界面裂纹CT试样:共建立了四种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量a/W与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝界面裂纹CT试样C<'*>的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。 (2)焊缝中心裂纹CT试样:共建立了五种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量ψ与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝中心裂纹CT试样C<'*>的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。 (3)焊缝偏心裂纹CT试样:共建立了五种不同几何结构的模型,通过大量有限元计算,得出了非匹配因子M与α的关系;蠕变指数n与α的关系;以及CT试样几何参量h<,1>/h与α的关系。然后通过非线性回归,给出了特定几何结构焊缝偏心裂纹CT试样C<'*>的估算式。最后对这种工程估算方法进行了实例验证。

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