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在役压力容器容限分析

作　者: 王珉
导　师: 李建华；郎福元
学　校: 甘肃工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 压力容器疲劳裂纹扩展 J积分 PariS公式人工神经网络LBB 复合型裂纹统一强度理论断裂评定
分类号: TH49
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

本文是甘肃省劳动厅资助项目“在役压力容器容限分析”的一部分。本文在下面几方面作了研究并取得成果：（1）首先回顾和总结了在役压力容器缺陷评定和容限分析的发展现状，并主要对失效评定图、概率方法、智能方法（尤其人工神经网络方法）、疲劳工程评定方法新进展进行了综述。并且对今后的发展方向做出展望。（2）针对工程上常见的破坏性极大的压力容器的疲劳问题，由于其数据的分散性，目前的计算寿命很保守。本文提出了一个适于压力容器的弹塑性疲劳裂纹扩展率计算公式，该公式采用弹塑性分离的形式，主要适用于Paris区和高速扩展区的一部分。通过公式的验证，说明该公式的其合理性，并给出了便于应用的工程计算方法。（3）目前工程上广泛应用Paris公式来描述裂纹扩展速率与应力强度因子的关系。一般来说Paris公式的参数可以通过实验获得。为达到减少实验次数，充分利用已有数据和节省时间的目的。本文采用基于神经网络的方法对压力容器疲劳裂纹扩展率公式（Paris公式）中的两个材料常数进行了估算，用人工神经网络建立一个学习系统，方便的获得各种材料的疲劳裂纹扩展率。通过计算和实验数据的比较，证明了利用神经网络进行疲劳裂纹扩展率的估算是可行的。（4）应用该公式对一种压力容器进行了寿命估算和LBB（破前漏）分析。（5）复合型裂纹在工程上是普遍存在的，由于它的应力状态的复杂性，工程上在一系列假设的前提下提出了一些准则。这与强度理论的思想是一致的。基于二者之间的共性，建立了一个基于统一强度理论的复合型裂纹断裂准则。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-6
第一章绪论  6-15
  1．1 课题来源  6
  1．2 课题目的  6
  1．3 课题意义  6
  1．4 在役压力容器容限分析研究国内外现状综述  6-11
    1．4．1 压力容器安全问题  6
    1．4．2 发展概况  6-7
    1．4．3 失效评定图技术的进展  7
    1．4．4 概率方法的应用进展  7-8
    1．4．5 模糊方法的应用进展  8-9
    1．4．6 疲劳评定及寿命预测研究进展  9-11
  1．5 在役压力容器容限分析的发展趋势  11
    1．5．1 缺陷评定部分  11
    1．5．2 损伤容限评定部分  11
  1．6 课题的技术路线及实施方案  11-13
    1．6．1 疲劳裂纹扩展率计算公式的完善  11
    1．6．2 疲劳裂纹扩展率计算公式中参数的确定  11-12
    1．6．3 疲劳寿命预测  12-13
    1．6．4 复合裂纹断裂准则  13
  1．7 方案可行性  13
  参考文献  13-15
第二章压力容器低周疲劳裂纹扩展率工程计算方法  15-24
  2．1 引言  15
  2．2 发展概况  15-19
    2．2．1 J积分计算  15-16
    2．2．2 常见含裂纹构件的弹塑性J积分解  16-18
    2．2．3 疲劳裂纹扩展率  18-19
  2．3 压力容器低周疲劳ΔJ的工程计算  19
    2．3．1 应力应变曲线  19
    2．3．2 ΔJ的工程计算  19
  2．4 疲劳裂纹扩展率公式  19-20
  2．5 公式检验  20-22
  2．6 本章结论  22
  参考文献  22-24
第三章基于神经网络的疲劳裂纹扩展率的初步估算  24-32
  3．1 引言  24
  3．2 神经网络简介  24-25
  3．3 疲劳评定简介  25-26
  3．4 训练样本的确定  26-27
  3．5 神经网络的训练及验证  27-29
    3．5．1 参数m的训练、验证结果  27-28
    3．5．2 参数C的训练、验证结果  28
    3．5．3 结果分析  28
    3．5．4 算例比较  28-29
  3．6 参数敏感性分析  29-31
  3．7 本章结论  31
  参考文献  31-32
第四章压力容器疲劳裂纹扩展LBB弹塑性分析——保守估计法  32-36
  4．1 LBB评估技术的研究和应用现状  32
  4．2 疲劳裂纹扩展的过程模拟  32-33
  4．3 算例  33-34
  4．4 与Paris公式的结果比较  34-35
  4．5 本章结论  35
  参考文献  35-36
第五章表面裂纹扩展及LBB分析——形状假定法和裂纹形状跟踪  36-42
  5．1 形状假定法简介  36
  5．2 裂纹形状跟踪法简介  36
  5．3 半椭圆形表面裂纹Ⅰ型应力强度因子  36-38
  5．4 J积分的计算  38-40
    5．4．1 曲面积分法  38-39
    5．4．2 虚裂纹扩展法  39
    5．4．3 工程计算方法  39-40
  5．5 形状假定法表面裂纹扩展的运算  40
  5．6 裂纹形状跟踪法计算表面裂纹扩展  40
  参考文献  40-42
第六章基于统一强度理论的复合型裂纹断裂准则  42-49
  6．1 引言  42
  6．2 俞茂宏统一强度理论  42
  6．3 现有常见复合型裂纹断裂理论  42-43
    6．3．1 最大周向正应力理论  42
    6．3．2 能量释放率理论  42
    6．3．3 应变能密度理论  42
    6．3．4 双剪应力因子断裂准则  42-43
  6．4 基于统一强度理论的复合型裂纹断裂判据——等效应力断裂准则  43-44
    6．4．1 等效应力  43
    6．4．2 等效应力的计算  43-44
    6．4．3 等效应力因子定义  44
    6．4．4 等效应力断裂准则  44
    6．4．5 基于统一强度理论的等效应力断裂准则  44
  6．5 理论计算与实验结果的比较  44-45
    6．5．1 Ⅰ，Ⅱ型复合（K_Ⅲ=0）  44
    6．5．2 斜裂纹单向拉伸（Ⅰ，Ⅱ型复合）  44-45
  6．6 与其他理论的计算结果对比  45-47
    6．6．1 中心斜裂纹的单向拉伸  45
    6．6．2 薄壁容器受内压  45-46
    6．6．3 Ⅰ、Ⅱ型复合  46
    6．6．4 K_Ⅲ的影响  46-47
  6．7 本章结论  47
  6．8 本理论所预示的几个问题  47
  参考文献  47-49
结论  49-50
致谢  50-51
在读研期间完成的论文  51

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