高温构件蠕变损伤的概率计算及概率损伤图

由于材料性质以及操作条件的随机性 ,高温构件的蠕变损伤也同样具有随机性。文中根据概率计算的基本原理和高温构件蠕变损伤确定性解 ,得到蠕变损伤的概率方程。探讨各参数的分布规律 ,利用K S检验方法 ,对高温材料数据进行全面的检验 ,包括高温材料的蠕变系数和指数、损伤系数和指数 ;同时 ,对操作温度以及高温构件的蠕变损伤进行检验 ,认为这些参数分别符合正态或对数正态分布。在全面考虑各参数的随机性和相关性基础上 ,最终获得高温构件的概率蠕变损伤解。为了表达它们之间的关系 ,以期最终达到高温构件寿命预测和可靠性评估的目的 ,考虑两个参数 ,确定性时间t和随机性的炉管损伤值D。将它们之间的关系表述成为t—D—f(D)图 ,形成高温构件的概率损伤图 ,清晰地勾画出不同时间D值的概率分布关系 ,为高温构件的可靠性分析和概率寿命预测提供基础     

2D C/SiC复合材料蠕变寿命分布规律研究

运用统计学方法,对2D C/SiC复合材料高温拉伸蠕变寿命的分布规律进行研究。通过线性回归分析得到适合表征材料高温拉伸蠕变寿命的正态、对数正态和两参数Weibull三种分布模型的拟合参数;结合失效概率和拟合优度检验,利用信息理论,对三种分布模型进行综合评价,认为三种分布中两参数Weibull分布最适合描述2D C/SiC高温拉伸蠕变寿命的分布规律。     

利用蠕变等损伤曲线研究蠕变累积损伤

利用蠕变损伤的剩余寿命定义，构造了蠕变等损伤曲线，并给出蠕变等损伤曲线的近似数学描述。通过蠕变等损伤曲线研究了蠕变累积损伤规律，建立蠕变累积损伤公式。利用该公式估算变载蠕变剩余寿命，仅需要材料的蠕变断裂曲线，十分便利。     

高温构件寿命评价技术研究现状和进展

高温服役关键构件的剩余寿命评价是制定工厂维修策略和延寿方案的基本环节。高温构件在服役过程中所受到的损伤，如蠕变、热疲劳、过热氧化和渗碳等时刻都在缩短高温构件的使用寿命和剩余安全裕度。基于上述材料损伤，国内外提出了大量的寿命评价方法，并对这些方法和今后的发展趋势进行了评述，讨论和分析了几种主要方法的使用范围和局限性，并对今后的进一步研究提出一些建议。     

钛合金材料IMI834高温蠕变和蠕变断裂的连续损伤力学分析

对工作在650℃下的航空发动机用高温钛合金材料IMI834的高温蠕变和蠕变断裂行为进行连续损伤力学分析研究,预测结构件的蠕变断裂寿命,得到的结果和试验数据相吻合。用有限元软件ANSYS分析半圆形缺口圆棒试样的应力应变状态,得到应力三轴因子,进而考虑多轴应力状态对材料蠕变断裂寿命的影响,表明多轴应力显著地降低结构的蠕变断裂寿命。分析结果显示,文中所用的蠕变损伤模型能够合理地描述材料蠕变损伤的累积发展过程,并正确地预测结构件的蠕变断裂寿命。     

高温构件蠕变损伤与裂纹扩展预测研究新进展

精准的寿命预测是高温构件设计制造与运行维护的关键,但多轴应力和裂纹等缺陷的存在使得寿命预测的难度大大增加。综述了笔者近年来在高温蠕变损伤模型和蠕变裂纹扩展仿真方面的研究工作,主要包括:讨论了应力水平和应力状态对蠕变断裂应变的影响规律;基于幂律蠕变控制孔洞长大理论,提出了新的多轴蠕变延性模型;采用基于应变的损伤力学模型,预测了多种含缺陷结构中蠕变裂纹的扩展行为,并分析了蠕变条件下多个表面裂纹干涉、扩展及合并的全过程;发展了基于晶界孔洞化损伤机制的裂纹扩展分析方法,实现了蠕变疲劳裂纹扩展仿真和蠕变疲劳氧化裂纹扩展仿真。这些工作为建立考虑多轴应力影响的含缺陷高温构件寿命预测方法提供了有力支持。     

平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变剩余寿命研究

基于损伤和平头压痕蠕变理论,提出采用平头压痕蠕变试验确定铝合金2A12蠕变受损试样剩余寿命的方法.具体为,(1)由拉伸蠕变试验(通过控制试验时间)获得不同损伤的试样;(2)针对受损试样,由压痕蠕变试验确定不同损伤所对应的稳态压痕蠕变深度率;(3)根据蠕变损伤破坏行为的Kachanov损伤理论,通过计算确定受损试样的损伤量;(4)由最终获得的稳态压痕蠕变深度率与损伤的关系曲线,采用"剩余寿命法"推断出蠕变受损铝合金试样的剩余寿命.这种方法可推广至高温构件剩余寿命的在线检测.     

两阶段疲劳损伤等效方法与概率疲劳失效判据

针对长寿命、高可靠零部件的概率疲劳寿命预测,应用三参数威布尔分布描述疲劳寿命概率分布,研究不同水平的应力循环数之间的损伤等效关系,提出两阶段应力循环等效方法,建立疲劳损伤等效/失效概率等效循环数模型。对于小于寿命分布位置参数的应力循环数,根据应力与寿命分布位置参数之间的关系转换不同应力水平下的损伤等效循环数;对于大于寿命分布位置参数的循环数,根据疲劳失效概率等效转换不同循环应力水平下的等效循环次数。应用这样的方法及模型进行变幅应力历程下的疲劳失效概率计算或概率疲劳寿命预测,能够很好地处理寿命随机变量的最小可能值远大于零的工程实际问题,同时也保证了在转换不同水平应力循环数过程中的失效概率等效。     

高温结构蠕变疲劳寿命设计方法:从材料到结构

诸多领域中的结构部件长期在高温变载的严苛环境下运行,其服役过程伴随着严重的蠕变疲劳交互作用.面向高温结构长寿命、高可靠服役的迫切需求,蠕变疲劳寿命设计方法日益受到了业界学者们的高度关注.介绍蠕变疲劳交互作用机理,总结复杂蠕变疲劳加载波形下的微观损伤机制.在材料层面,回顾了基于不同理论体系的蠕变疲劳寿命预测方法.在结构层面,重点阐述了多轴应力对蠕变和疲劳损伤的影响并介绍了基于蠕变疲劳损伤交互图的寿命设计方法.此外,介绍从蠕变疲劳裂纹萌生到扩展的蠕变疲劳可靠性分析方法.最后,对本领域今后的发展方向进行了展望.     

高温构件寿命预测的有限元模型

基于损伤力学与有限元法耦合基础上,建立了高温构件寿命预测的有限元模型。在该模型中,考虑了温度对材料性能参数的影响,导出了热弹性蠕变损伤问题的有限元计算公式,给出了失效单元的处理方法,以及迭代过程中自动选取时间步长的控制准则。考题表明:该模型计算结果与解析解吻合。最后以转化炉炉管为实例,对炉管的寿命进行了分析。     

基于寿命-时间分数法计算蠕变疲劳的失效概率

基于寿命－时间分数法，考虑蠕变疲劳问题中的分散性，建立了蠕变疲劳失效概率的计算模型，并采用三种方法对蠕变疲劳失效概率进行计算，对各种方法给出的结果及其计算效率进行比较，并得出对分析工程实际结构有意义的结论。     

炼油厂Cr5Mo工艺管线的蠕变损伤及剩余寿命

我国炼油厂重整、加氢精制和热裂化三套装置中的高温临氢工艺管线普遍采用Cr5Mo钢管。Cr5Mo工艺管线是在高温临氢条件下工作的,在蠕变温度范围内材料在外载的作用下,应变会随着时间的增长而增加,最后导致断裂。作为高温部件必须考虑其蠕变损伤和蠕变残余寿命。试验结果表明,对工作温度为500℃,服役10000小时的炼油厂重整装置中的Cr5Mo管件及其焊接接头,由于其承受的一次应力很低,故蠕变损伤是不明显的。结果还表明,Cr5Mo管件的剩余寿命不受蠕变的控制,而其最大潜在的危险来自于材料的脆性。     

蠕变损伤概率的Edgeworth级数近似分布函数的研究

提出利用随机变量样本的前四阶矩,确定模拟蠕变损伤概率分布函数的Edgeworth级数的具体的计算公式以及计算方法。根据蠕变时间变化,确定相应的Edgeworth级数,并且与正态分布函数进行比较。计算结果表明,尽管蠕变损伤概率分布不符合正态分布函数曲线的特征,但由于Edgeworth级数与正态分布函数的相对误差较小,因此正态分布函数可以用于近似模拟复杂工程结构中蠕变损伤可靠性分析中的失效概率。     

辐照蠕变寿命外推方法

奥氏体不锈钢材料被广泛用于的第四代液态金属快中子增殖反应堆核心构件中,辐照和蠕变损伤耦合作用是影响其寿命的主要模式。为了建立短时辐照蠕变寿命外推的合理方法,在参考用于材料蠕变寿命外推的时间-温度参数法的基础上引入一个量纲一的辐照影响系数,根据辐照-时间-温度参数法推导出了含辐照影响系数的Lason-Miller参数方程和Dorn参数方程,并通过快堆内辐照蠕变数据进行了验证。新定义的辐照影响系数基本呈随温度上升先降后稳的趋势。     

基于改进单元损伤变量的结构损伤识别概率统计方法

针对测量噪声的存在严重影响了识别结果的稳定性和可靠性,选取改进后的单元损伤变量作为损伤识别指标与概率统计方法相结合,借助统计量和假设检验方法确定损伤判别临界值,得到检验的判错概率,消除测量噪声的不利影响,根据结构损伤前后参数统计值的变化,给出统计意义上的损伤识别结果。算例分析表明,基于改进单元损伤变量的结构损伤识别概率统计方法对噪声有很强的鲁棒性,能有效避免损伤误判的发生。     

火电厂高温压力管道寿命预测模型的可靠性及进展

综述了当前常用的几种火电厂高温压力管道寿命预测的方法及模型,包括持久强度法、时间参数外推法、θ法与修正的θ法、蠕变曲线外推法和蠕变损伤法,深入讨论了各方法适用条件和可靠性。最后,对与高温压力管道寿命预测有关的几个技术问题进行了分析和展望。     

考虑应力松弛的涡轮盘蠕变持久寿命可靠性分析方法

提出考虑应力松弛的轮盘蠕变持久寿命可靠性分析方法。该方法基于概率Miner累积损伤理论,考虑载荷和材料参数的分散性以及应力松弛效应,通过对若干计算点有限元蠕变分析结果响应面回归,获得损伤临界函数的近似表达式。进而采用Monte-Carlo法获得轮盘蠕变持久寿命可靠度或给定可靠度的蠕变持久寿命。并分析了应力松弛和各随机变量对蠕变持久寿命的影响。     

10CrMo910钢的蠕变损伤分析

从连续损伤力学方法着手研究了蠕变损伤的力学过程，基于连续损伤变量D，建立了单向应力状态下的蠕变损伤模型。通过10CrMo910钢在550℃温度下的蠕变断裂试验，借助Origin5．0数值分析的功能，快速确定了有关材料常数，从而得到了10CrMo910钢在给定温度下的蠕变损伤本构和演变方程，与蠕变试验结果进行了比较，得到了与实验相一致的结论。     

高温316L钢非线性疲劳蠕变损伤演化模型及其应用

为了研究高温两级和多级疲劳蠕变载荷作用下计及载荷历程效应的寿命预测方法,文中首先基于韧性耗竭理论提出一种非线性疲劳蠕变损伤演化模型,并通过316L不锈钢高温单级应力、温度疲劳蠕变试验,确定模型中的损伤指数,以该损伤模型结合多级加载的损伤破坏准则对高温两级应力、温度疲劳蠕变载荷作用下316L钢的寿命进行预测,得出与试验较...     

金属材料高温蠕变—疲劳损伤研究进展

用于汽轮机转子或涡轮叶片的金属材料长时间在高温环境下受到交变载荷的作用,会发生严重的高温蠕变—疲劳损伤,从而降低了转子及叶片的使用寿命。文中分析了加载条件因素、环境因素、材料特性及热处理工艺等对汽轮机转子钢蠕变—疲劳裂纹形成及扩展的影响,从疲劳裂纹萌生原因、蠕变阶段材料的组织变化及疲劳—蠕变的交互作用综述了汽轮机转子钢疲劳蠕变的损伤机理;并指出以材料的蠕变疲劳损伤机理为基础,建立材料的本构关系及损伤演化方程,将是高温疲劳—蠕变损伤研究的重点。