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电厂锅炉汽包低周疲劳寿命评估技术及压力管道结构分析研究

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文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1疲劳失效与低周疲劳

1.2锅炉承压部件(汽包为代表)、压力管道疲劳寿命的通用预测评估方法的发展

1.3损伤力学理论及其在疲劳寿命评估中的应用

1.4国内外疲劳寿命分析软件发展概况

1.5论文主要工作和本文的结构

第二章BHW-35钢焊缝材料的低周疲劳行为研究和疲劳寿命分布特性的统计分析

2.1实验材料

2.2试样与疲劳试验

2.2.1试件取样、设计与加工

2.2.2疲劳试验设备与试验技术

2.2.3应变控制疲劳试验参数的选择

2.3试验结果与分析

2.4低循环应力应变曲线

2.5低循环疲劳寿命曲线

2.6疲劳寿命的分布模型和P-△ε/2-N曲线

2.7疲劳设计曲线的确定及可靠性分析

本章小结

第三章BHW-35钢焊缝材料的表面裂纹疲劳扩展行为

3.1引言

3.1.1应力强度因子计算方法概述

3.1.2表面裂纹形状变化规律研究

3.1.3表面裂纹疲劳寿命计算

3.2表面裂纹疲劳扩展试验及结果分析

3.2.1试验

3.2.2 BHW-35钢焊缝材料的表面裂纹扩展速率

3.2.3表面裂纹与穿透裂纹扩展速率比较

3.2.4表面裂纹扩展中的形状变化

3.3表面裂纹疲劳扩展寿命预测

本章小结

第四章汽包下降管交接部位的应力集中分析及模拟汽包的实验应力测试与裂纹疲劳寿命扩展试验

4.1引言

4.2接管部位应力集中系数的国内外研究现状

4.3模拟汽包应力测试结果与分析

4.4模拟汽包的接管处裂纹的疲劳扩展试验

本章小结

第五章锅炉汽包低周疲劳寿命的计算方法

5.1锅炉汽包低周疲劳形成寿命计算方法

5.1.1疲劳设计曲线的确定

5.1.2集中下降管交接部位的应力分析

5.1.3交变应力幅确定,疲劳寿命与累积损伤计算

计算实例:410T/H锅炉作为调峰机组的疲劳寿命计算

5.2锅炉汽包按断裂力学方法的低周疲劳扩展寿命评估

本章小结

第六章压力管道弯管应力计算模型及疲劳试验研究

6.1引言

6.1.1压力管道的特殊性

6.1.2国内外对压力管道研究的概述

6.2理论分析

6.2.1内压作用下均壁厚截面为整圆形的环管理论解

6.2.2内压作用下均壁厚椭圆截面的直管应力计算

6.2.3壁厚的影响修正

6.3实验验证和分析

6.3.1椭圆弯管在内压作用下的应力计算公式的验证

6.3.2弯管应力增强系数的评估

6.4压力管道的低周疲劳研究

6.4.1弯管半椭圆表面裂纹的应力强度因子计算

6.4.2低周疲劳试验与分析

本章小结

第七章损伤力学评估疲劳寿命的方法研究

7.1损伤概念的提出

7.2损伤基础理论的建立

7.3关于损伤耗散势的讨论

7.4对损伤耗散势的修正和CDM模型的推导

7.5实验数据及分析

本章小结

第八章锅炉汽包疲劳寿命评估的软件设计

8.1国内外相关软件评述

8.2软件的基本要求

8.3软件系统的设计与实现

8.3.1软件系统的总体设计

8.3.2软件系统中的疲劳寿命估算方法概述

8.3.3软件系统的其他功能介绍

本章小结

第九章结论与展望

参考文献

致谢

在读期间发表和即将发表的论文

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摘要

该文以电厂BHW-35钢制造的410T/H锅炉汽包和电厂12CrMoV压力弯管作为研究对象,在获得实验数据的基础上,建立了一套较为完整的低周疲劳寿命分析方法,主要研究内容如下:在BHW-35钢及焊缝材料总应变控制低周疲劳试验基础上,采用概率统计分析方法对实验数据进行分析,得到母材和焊缝材料的P-S-N曲线.对BHW-35钢焊缝材料进行表面裂纹扩展试验研究,得到裂纹的扩展形貌变化规律,并对其疲劳扩展寿命进行预测研究,为汽包下降管角焊缝部位的表面裂纹扩展寿命预测提供依据,同时也确定了其表面裂纹扩展的临界值.在上述研究的基础上,建立了410T/H锅炉汽包的低周疲劳寿命分析与预测的方法.利用叠加模型,提出椭圆截面变厚度弯管承受内压时的应力计算力学模型,并通过两支弯管的实验得到验证.通过12CrMoV弯管的低周疲劳试验,建立承受内压弯管的疲劳裂纹扩展寿命预测方法.综合国内外各种损伤力学耗散势研究,提出一种新的耗散势模型,并用弹性模量下降法来描述损伤变量,发现提出的模型与实验数据符合良好,为损伤力学应用到锅炉汽包疲劳寿命的分析做了一些初步探索.最后该文用VisualC++开发一套适用于锅炉承压部件(汽包为代表)的疲劳寿命评估分析系统.

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