板料成形极限应力图研究

基于塑性应力应变关系,推导出极限应力与极限应变相互转换关系,针对分散性失稳、凹槽失稳和平面应变漂移失稳等准则,进行了双线性应变路径、曲线应变路径和复合应变路径下成形极限应力图的理论计算。结果表明,成形极限应力图不受应变路径影响,对于同一失稳准则,在不同加载应变路径下几乎为同一条曲线。因此,成形极限应力图作为复杂加载路径的成形极限判据更加方便和实用。     

低应力三轴度下孔洞行为的有限元研究

基于有限元计算研究了低应力三轴度下,三维孔洞体胞模型的应力应变分布规律和变化趋势,分析了孔洞和基体体积的变化规律,指出用孔洞体积分数表征材料损伤的理论在低应力三轴度下的应用存在局限性。引入断裂应变作为单元失效判据,通过比较单轴拉伸试验和模拟结果,验证了其在材料失效模拟中的可靠性。最后将断裂应变应用到有限元模拟中获得不同应力三轴度下基体失效时的临界等效塑性应变,以临界等效塑性应变为表征参量研究孔洞变形规律和材料的失效行为。     

反应堆压力容器接管段三维弹塑性应力分析

反应堆压力容器在正常运行、事故、水压试验等工况下承受包括自重、压力、热膨胀、地震和管道载荷等复杂载荷。由于接管段几何不连续性,容易产生应力集中而发生破坏,是压力容器结构分析的关键部位。目前,反应堆压力容器应力分析研究主要采用线弹性分析方法。由于载荷的复杂性以及几何不连续,材料可能会发生塑性行为。在某些极端工况下,采用线弹性计算结果进行应力评定可能无法满足规范要求,这可能由于线弹性分析的过保守造成的,而弹塑性分析能够得到更接近实际的结果。采用反应堆压力容器材料的真实应力—应变曲线作为输入,并采用了ANSYS的多线性随动强化模型模拟压力容器材料真实本构,建立压力容器接管段的三维有限元模型,对压力容器接管段进行弹塑性应力分析。研究得到了压力容器接管段在内压载荷下的应力分布规律,塑性区域随载荷增大的扩展规律、压力容器最终失效的塑性极限载荷,为压力容器设计提供理论依据。     

压力容器初级评定方法中的失效评定图

本文通过对PD6493—91版中一级评定失效评定图(FAD)与PD6493—80,CVDA—84规范中的COD设计曲线以及CVDA—84规范中的塑性失稳评定方法之间的对应关系的分析讨论,提出了适于我国压力容器弹塑性启裂及塑性失稳初级评定的失效评定图(FAD),并用16台在用压力容器中的缺陷评定数据和16台模拟容器的静压爆破试验数据进行了验证,其结果表明,本文推荐的FAD方法既安全可靠又简单实用。     

ASME应变强化本构模型及压力容器安全裕度分析

弹塑性有限元分析需要材料的真实应力—应变曲线,但利用ASME中的应变强化本构模型,按标准保证值和实测值分别建立的ASME真实应力—应变曲线存在较大的差异。运用ANSYS有限元软件模拟同一个1.4301奥氏体不锈钢压力容器模型在这两种材料参数下筒体应力、应变以及爆破压力的差异,并将模拟结果与试验结果对比。同时利用有限元模拟和爆破试验的爆破压力结果,分析奥氏体不锈钢应变强化压力容器在不同预应变下的安全裕度和实际安全裕度。结果表明：按保证值材料参数设计的压力容器,容器的实际塑性应变要比理论值小很多,用实测值材料参数设计大变形压力容器时应严格控制实际的应变值;应变强化压力容器的理论设计应变可达10%,但实际应变应在5%左右,容器才具有足够的安全裕度。     

应变准则在承压设备分析设计中的应用

介绍了分析设计中的应力分类法和弹塑性应力分析方法(直接法),应力分类法仅适用于简单荷载作用下、简单结构的分析设计和校核。与直接法中的两倍斜率等判据相比,应变准则避免了选择变形点位置绘制荷载-变形曲线等潜在人因误差,各国标准也趋于使用应变准则判据。以某核电厂使用膨胀节为例,根据应力分类等准则确定了结构的极限荷载(C_L),并依据应变准则计算了塑性失稳荷载(C_I)。研究案例中,直接法计算的C_L比应力分类法高75%以上;最大应变0.5%准则法简单易行,且其结果与零曲率点法结果一致;依据5%应变准则法更容易获取C_I,且可以使结构的极限荷载提高97.3%。     

平纹编织C/SiC材料复杂应力状态的力学行为试验研究

利用Arcan夹具,实现对2D平纹编织C/SiC复合材料拉剪、压剪加载试验,研究材料在复杂应力状态下的力学行为,分析材料的损伤演化和失效模式。试验结果表明,材料在拉剪复杂应力状态下不同角度的应力—应变曲线呈现非线性关系;在压剪复杂应力下,随着加载角度增大,应力—应变曲线非线性程度增大。断口分析表明纯剪切形成平齐断口,受拉应力影响材料在拉剪复杂应力状态下形成斜断口。试验分析表明,适当的压应力能提高抗剪切破坏能力。偏移型椭圆失效判据与试验值吻合较好,该失效判据能较好地描述材料在复杂应力状态下的破坏行为,能较好反映材料的强度特征。     

FeCrNi奥氏体不锈钢失效评定曲线研究

静拉伸试验结果表明：FeCrNi奥氏体不锈钢塑性良好,无明显屈服平台,但应力—应变关系与Ramberg-Osgood式吻合度不高,宜采用Ainsworth法基于材料应力应变构建失效评定曲线。按SINTAP标准中Option3技术路线,应用ExpAssoc指数型函数拟合真应力—应变数据,计算获得相应失效评定曲线,与两类国际通用失效评定曲线比较分析结果可知：三类失效评定曲线有区段重叠,若塑性截止线选取小于1.39,欧洲SINTAP给出通用失效评定曲线具有包络性和保守性,可用于工程评定,偏于安全。     

脉动载荷下换热器管板接头塑性失效研究

管板接头是换热器常见失效部位,其中交替塑性失效模式缺乏研究。基于材料的多线性等向强化(MISO)本构模型,对U型管式换热器角焊缝管板接头和新型内孔焊管板接头进行了弹塑性数值模拟。通过提取管板管桥中心及管板管孔附近区域的节点的应力及应变数据,得到了在脉动递增载荷下的双向应力和应变规律。结果表明,在脉动载荷的递增加载与卸载过程中,两管板接头的残余应力与残余应变存在差异;随着脉动幅值的递增,塑性应变不断累积,为防止结构最终发生塑性失效,需对应变进行合理控制。通过分析发现管接头内缘处是较容易发生交替塑性失效的部位,在对换热器管板接头失效分析时,应重视载荷历程和焊接接头形式对管板的影响。     

三段幂次J积分计算方法的验证与改进（二）

本文提出了一种新的非Rambere-Osgood关系材料含缺陷结构J积分估算方法。该方法用多段幂函数表示材料的应力—塑性应变关系,然后用分段计算和迭加的方法计算J积分的塑性分量。文中用有限元素法对此方法进行验证,结果令人满意。