内聚力模型在裂纹萌生及扩展中的应用

断裂及开裂是工程中严重的结构失效形式.结合传统断裂力学中应力强度因子K以及J积分,综述了内聚力模型基本思想及发展,分析了典型的内聚力模型及模型应用的局限性,总结了不同内聚力模型在有限元中的实现形式,概述了国内外学者关于内聚力模型解决不同材料裂纹萌生与扩展的研究状况,得出了内聚力模型可以用以研究裂纹尖端塑性变形、静力和疲劳载荷条件下的蠕变开裂,以及金属、岩土材料及混凝土、复合材料及纳米晶材料裂纹萌生与裂纹扩展的结论.     

T91/TP347H异种钢焊接接头蠕变行为分析及寿命预测

在恒定温度、不同应力下进行了T91/TP347H异种钢焊接接头的高温蠕变实验.采用修正的θ投影模型来描述T91/TP347H异种钢焊接接头的蠕变性能,结合蠕变断裂经验公式推导出最小蠕变速率的解析表达式,并提出了新的蠕变寿命预测模型.结果 表明:采用修正的θ投影模型得到的蠕变曲线拟合值与实验值吻合良好,可准确地表达出蠕变曲线3个阶段的特性;所提出的蠕变寿命预测模型的预测误差在5％之内,预测精度较好.     

P92钢的蠕变-疲劳损伤行为及蠕变-疲劳损伤本构模型的建立

对P92钢在600℃下进行应力和应变控制的蠕变-疲劳试验,分析了载荷水平、保载时间对蠕变-疲劳损伤的影响;结合应力控制下的蠕变-疲劳试验数据,在黏塑性统一本构理论框架下引入修正的Chaboche非线性随动硬化率及蠕变应变并考虑损伤演化规律,构建了基于Chaboche理论的耦合蠕变-疲劳损伤本构模型,模拟了P92钢的蠕变-疲劳循环曲线.结果表明:P92钢在600℃下表现为循环软化特性;在应力控制下,P92钢高位保载的损伤与平均应力呈正相关,而低位保载的损伤与平均应力呈负相关;在应变控制下,P92钢产生应力松弛行为,保载时间越长,应力松驰越明显;建立的蠕变-疲劳损伤本构模型可以较好地模拟P92钢的循环特性,对于蠕变-疲劳过程中应力模拟的最大相对误差为7.30％.     

国产TP347HFG奥氏体不锈钢氧化皮问题分析及预控措施

对某电厂2×660 MW超超临界机组锅炉后屏过热器使用国产TP347HFG奥氏体不锈钢投产约6个月即发生大面积氧化皮脱落问题进行了分析, 并给出了相应的预控措施。认为国产TP347HFG奥氏体不锈钢在制作工艺上还有待优化和提高; 并建议国产TP347HFG奥氏体不锈钢用于超(超)临界锅炉高温受热面管材必须做内壁喷丸处理, 防止氧化皮脱落导致爆管事故的发生。另外, 认为给水加氧未采用自动投加可能是促使氧化皮提前脱落的另一重要原因。     

硫化氢水溶液中07MnCrMoVDR钢的疲劳裂纹扩展速率及其影响因素分析

采用均匀设计方法对07MnCrMoVDR钢进行腐蚀疲劳试验，以空气中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率公式作为基准，引入环境加速因子Cenv，采用最小二乘法把H2S环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率公式通过da/dN=Cenv 1.37E-7（△K）^0.27104表达出来，采用多元线性模型Cenv=b0 b1f b2R b3D ε，利用Matlab中的统计工具箱回归出其系数，并分别做复相关系数R检验和F检验验证模型的准确性，最后通过标准系数法得出各影响因素的重要度。     

亚临界锅炉后屏过热器12Cr1MoV炉管的剩余寿命预测

对12Cr1MoV钢进行常温拉伸试验、高温拉伸试验与持久试验,并拟合应力和断裂时间的关系曲线,同时,利用L-M参数拟合持久试验结果,得到参数P与应力之间的关系.利用有限元软件建立亚临界锅炉后屏过热器的模型,得到其温度场与应力场,并利用外推法和L-M参数法预测该后屏过热器的剩余寿命.结果表明L-M参数预测的剩余寿命更接近实际情况.     

9%~12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。     

氧化膜导热系数的不同对自身生长及T22炉管温度和应力的影响

利用有限元软件和L-M公式,通过参数化建模方法,模拟了某T22炉管蒸汽侧氧化膜的生成过程,分析氧化膜导热系数的不同对炉管服役过程中温度和应力分布的影响以及对氧化膜自身生长的作用。结果表明,氧化膜导热系数越小,炉管整体温度、热应力和当量应力越大,且氧化膜生长越快。     

基于非线性函数寻优的汽轮机启动规划

根据电厂汽轮机运行规程,针对某320 MW亚临界凝汽式汽轮机,利用有限元软件ANSYS对汽轮机转子建立有限元模型.根据该机组的冷态启动数据,计算出启动过程的最大应力曲线,验证启动过程中最大应力的产生位置.改变蒸汽温升率和暖机时间,拟定不同的冷态启动方案,分析不同启动工况的应力大小和启动时间,建立了时间相关项和启动过程中应力的相关模型,并将启动规划问题转换为限定条件的函数最优化问题.在保证汽轮机转子应力满足强度要求的同时,求出最小的启动时间,优化启动曲线.     

电厂锅炉集箱开孔接管部位的热应力分析

主要根据某电厂锅炉集箱实际情况,采用PRO/E软件建立了锅炉集箱开孔接管部位的三维模型,进行了电厂锅炉集箱常用材料12Cr1MoVg的常温和高温拉伸试验,分析了集箱的受力情况,以及锅炉集箱开孔接管部位的1/4三维模型的热应力,得到了其最大应力的分布规律,指出了集箱裂纹产生的原因和位置及其发展趋势.