蠕变损伤

摘要： 因装置负荷波动,造成制氢转化炉炉管局部超温,导致泄漏失效。对未失效的制氢转化炉炉管,采用宏观检查、厚度检测、蠕胀检测、爬壁超声检测以及金相检验分析炉管的损伤状况。结果表明,高温服役4万小时后未失效炉管整体损伤程度处于损伤前中期阶段,炉管可继续安全使用。

摘要： 利用ABAQUS仿真软件对阀体结构在高温条件下的热力分布及蠕变行为进行考核,根据软件提供的二次开发接口,计算阀体结构的应力多轴度,并利用连续力学损伤评估方法对阀体蠕变损伤进行评估,推进了我国实现高参数特种控制阀的研究水平和国产化进程。

摘要： 为探究TC11材料的蠕变损伤和蠕变裂纹扩展特性,以500°C下TC11的单轴蠕变试验为参考,基于考虑孔洞长大的延性耗竭蠕变损伤本构关系,建立有限元模型,研究了初始裂纹长度对CT试件裂纹扩展的影响以及初始裂纹尺寸对表面裂纹扩展的影响.研究表明:初始裂纹长度显著影响TC11材料CT试件的蠕变裂纹扩展行为,其值越大裂纹扩展速率、裂尖等效应力、裂尖应力三轴度越大,且初始裂纹长度对深裂纹试样(a0/W=0.6,a0/W=0.7)裂纹扩展特性的影响明显大于对浅裂纹试样(a0/W=0.3,a0/W=0.4,a0/W=0.5)的影响;当表面裂纹最深处的应力强度因子Kπ/2相同时,各试件在同一时刻深度方向的扩展量近似为长度方向扩展量的2倍,随着初始裂纹尺寸的增大,表面裂纹的扩展速率逐渐减慢,且初始裂纹长度对裂纹扩展的影响要大于初始裂纹深度对裂纹扩展的影响.

摘要： 通过蠕变性能测试和组织观察,研究4.5％Re/3％Ru镍基单晶合金在高温的蠕变行为和损伤特征.结果表明:测定出该合金在(1100°C,140 MPa)下的蠕变寿命为476 h.合金在高温稳态蠕变期间的变形机制是位错在γ基体中滑移和攀移越过筏形γ′相,在蠕变后期的变形机制是位错在基体中滑移和剪切筏状γ′相.其中,剪切进入γ′相的位错可由{111}面交滑移至{100}面,形成的K-W锁+APB组态,可改善合金的抗蠕变性能.随着大量〈110〉位错的交替滑移使筏状 γ/γ′两相扭曲、折断及筏状 γ′相的晶体旋转,使其成为亚晶结构,可降低合金的蠕变抗力.两滑移系的交替开动可使筏状γ/γ′两相界面出现微裂纹,并沿与应力轴垂直方向发生裂纹的扩展,直至蠕变断裂,是合金在高温蠕变后期的损伤与断裂机制.

摘要： 熔融物反应堆压力容器(RPV)内滞留(IVR)是三代核电厂重要的严重事故缓解措施,而防止RPV的热工失效和结构失效是实现IVR的前提.本文建立考虑内壁面熔蚀的RPV有限元模型,在温度场分析的基础上,开展蠕变计算,得到不同时刻下的应力应变响应,通过选取典型评定路径并利用基于Larson-Miller参数的累积损伤理论进行蠕变损伤计算及评价.分析结果表明:在考虑一定内压的IVR条件下,RPV不会发生蠕变断裂,长期结构完整性可保证.本文的研究方法可为后续核电厂RPV在IV R条件下的结构完整性分析提供参考.

摘要： 在泥页岩井壁稳定性分析中,考虑岩石的流变特性和初始微缺陷造成的损伤及其耦合发生过程中的演化扩展,以经典半透膜渗透理论和多孔介质有效应力原理为基础,建立了泥页岩岩石应力场、化学场与渗流场耦合作用下的流变分析模型,给出了泥页岩在力学与化学耦合下蠕变损伤的有限元分析格式,分析了其对应力场、孔隙压力、渗透率的影响.结果表明:井壁围岩蠕变损伤导致其变形具有明显的时效性和非线性特性,应力最大值不在井壁上,而是在近井壁地带,在井眼附近会形成应力集中,造成井眼破坏,导致井壁失稳;围岩孔隙压力随时间、距离的增长而增大后趋于平衡;岩石蠕变损伤发展引起渗透率先减小后增大,其演化率与岩石的裂缝扩展一致.

摘要： 在620°C的超温工况下,对T91/TP347 H异种钢焊接接头在不同应力水平进行了蠕变试验.基于试验数据,利用Norton模型、Kachanov-Rabotnov模型和非线性连续损伤模型研究了T91/TP347H异种钢焊接接头的蠕变应变、蠕变损伤和蠕变寿命预测模型,并将模拟预测结果与试验数据进行比较.结果表明:在蠕变应变模拟方面,Norton模型只能描述出蠕变第二阶段,Kachanov-Rabotnov模型则能较好地描述整个蠕变应变三阶段过程;在蠕变损伤计算方面,非线性连续损伤模型可以更好地表达整个损伤过程,Kachanov-Rabotnov模型则具有一定的局限性;在蠕变寿命预测方面,双参数非线性连续损伤力学模型的寿命预测最为准确,而Norton模型的寿命预测误差较大.

摘要： 隧道围岩在富水环境下流变现象显著.以某砂岩隧道为研究对象,开展砂岩饱和状态下的三轴压缩蠕变试验,建立考虑含水率的损伤表达式.砂岩流变性态为黏性-黏弹性-黏塑性,通过统一流变力学模型理论确定蠕变模型结构为H-N-H|N-N|S,基于此模型进行损伤演化,从而得到蠕变损伤模型并将其推广为三维情形.将本构模型三维差分化,通过C++和FISH语言在FLAC3D中实现了二次开发.还原实际试验条件,进行仿真验证,证明二次开发成功及模型参数求取的正确性.建立隧道三维模型,调用自定义蠕变本构模型,进行不同蠕变时间下的数值计算,验证本文蠕变损伤模型在岩体工程应用中的可行性.研究成果可为类似本构模型的构建与开发及隧道长期营运安全性分析提供参考.

摘要： 制氢转化炉炉管由于长期在高温高压条件下运行常因蠕变损伤导致炉管失效。通过对转化炉管样管和实际使用炉管的涡流阵列检测试验,结果表明涡流阵列检测技术可在不进行表面打磨及无藕合剂的情况下快速、准确地对炉管进行检测。通过对缺陷信号的幅值和相位进行分析,可判定缺陷的相对大小。

摘要： 石化企业蒸汽转化炉热壁集气管在长期高温条件下会发生损伤,进行其蠕变损伤分析至关重要.本文基于改进的Liu-Murakami本构模型,编制了三维单元的用户子程序,并且与ABAQUS有限元分析软件耦合.通过890°C下20Cr32Ni1Nb钢的蠕变试验,得到了蠕变损伤力学本构方程中的材料参数,对蒸汽转化炉热壁集气管的蠕变损伤进行模拟计算,获得了服役105h后构件的损伤分布及最大损伤部位.

摘要： 从Lemaitre提出耗散势出发,推导出蠕变损伤的宏观演变方程为.进而讨论了蠕变损伤因子DC的测量方法.通过对ZM6合金的蠕变断裂试验,确定了该材料的蠕变损伤方程.最后讨论了该合金的蠕变变形和蠕变断裂行为.

摘要： 蠕变失效是航空发动机涡轮叶片的一种重要失效模式.本文基于蠕变损伤模型建立了高温合金涡轮叶片蠕变寿命数值模拟方法,该方法利用ANSYS 的APDL功能直接将损伤引入每个有限单元,通过修正单元的弹性模量考虑蠕变损伤的作用,最终基于叶片中的损伤值得到其蠕变断裂寿命.

摘要： 热机疲劳失效是铸铁气缸盖常见的故障现象.本文在结构非线性应力应变特性有限元分析的基础上,基于Sehitoglu理论预测了某铸铁气缸盖疲劳寿命,考虑了疲劳、氧化及蠕变损伤的影响,为柴油机缸盖的研发及结构改进设计提供参考.

摘要： 本文针对重载铁路路基长期承受列车重复荷载和静载的交互作用问题,首次采用细观力学和流变力学开展重载铁路路基疲劳-蠕变损伤本构方程研究,为我国重载铁路设计和安全评定提供重要依据.基于重载铁路路基多层结构特性和流变特性,建立路基等效细观结构模型,并计算得到多层路基材料的有效粘弹性参数.基于热力学能量耗散原理，利用粘弹性疲劳损伤和蠕变损伤方程以及有效粘弹性参数，建立重载铁路路基疲劳-蠕变交互损伤本构方程，并通过沥青路基的疲劳和蠕变实验得到验证。

摘要： 本文针对高温环境下的压力容器的极限分析方法进行了讨论,将常温环境下的压力容器极限分析扩展至高温环境,并给出考虑蠕变损伤、时间以及应力水平的含体积型缺陷的压力容器的极限分析方法.

摘要： 高压涡轮转子叶片作为航空发动机的关键零部件之一，其疲劳寿命直接影响到发动机的整机寿命。在工作过程中，涡轮转子叶片承受严酷的机械负荷和热负荷，使其成为发动机故障多发的零部件之一。针对高压涡轮转子叶片开展低循环疲劳/蠕变寿命研究,叶片材料为DZ4定向凝固高温合金.基于叶片流热固耦合计算结果,对叶片进行了有限元应力应变分析,分析中考虑了离心力、热应力和气动力;根据应力分析结果,确定了叶片的危险截面.根据发动机实际工作载荷谱和应力分析,计算了叶片一次飞行起落的低循环疲劳损伤和蠕变损伤,采用不同的平均应力修正方法对计算结果进行了修正,给出了叶片一次飞行起落的总损伤.计算了试验载荷谱下叶片一次循环的总损伤,根据等效损伤原则,给出了试验条件下叶片断裂循环数与叶片外场飞行总起落数的转换公式.

摘要： 针对燃煤发电厂高温管道中轴向椭球型埋藏缺陷,在管道径厚比、缺陷位置、缺陷尺寸等不同组合下,基于改进的KR蠕变损伤本构方程,采用大型有限元分析软件ABAous对承受内压载荷的P92钢管道进行了蠕变损伤的数值模拟.使用椭球型缺陷蠕变损伤速率最大位置处的临界累积损伤作为蠕变裂纹萌生的判据,研究椭球型缺陷蠕变裂纹萌生规律.提出平均等效应力的概念,用来建立与缺陷蠕变损伤裂纹萌生孕育期的关系.结果表明,蠕变裂纹萌生孕育期与萌生位置与椭球型缺陷的尺寸、位置等因素有一定关系.

摘要： 主蒸汽管道在长期的高温、高压服役条件下,会产生蠕变损伤.本文基于K-R损伤本构方程,应用编写的蠕变损伤子程序与ABAQUS耦合,对电厂已服役20万小时的10CrMo910钢主蒸汽管道进行了分析,通过在540°C下的蠕变试验,得到蠕变损伤力学本构方程中的材料常数,对管线中的薄弱部位进行了蠕变损伤模拟分析,实现了对主蒸汽管道的寿命评估.

摘要： 采用有限元方法对奥氏体耐热钢TP347与贝氏体耐热钢T22异种耐热钢接头在580°C、外加轴向拉应力为80MPa条件下的蠕变最大主应力、von Mises等效应力和等效蠕变应变进行了数值模拟.结果表明,焊缝/T22界面附近的最大主应力数值很高,蠕变孔洞易于在焊缝/T22界面区域形成.von Mises等效应力峰值位于焊缝/T22界面处,数值很高,因而孔洞易于扩张.最大等效蠕变应变位于距焊缝/T22界面约为7.5mm位置,因此界面附近存在蠕变拘束,蠕变变形主要发生在T22母材一侧,焊缝/T22界面为接头的薄弱环节.

摘要： 本发明公开了一种基于蠕变疲劳损伤累积的变幅多轴热机疲劳寿命预测方法，通过多轴计数方法对拉扭随机变幅的应变‑时间历进行多轴循环计数，并计出所有反复；在0‑180°范围内每隔1°分别寻找每一个反复上的临界面；计算每一个反复的纯疲劳损伤，并将所有反复的损伤线性相加得到一个块载荷的纯疲劳损伤；依据应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定块载荷下的轴扭应力‑时间历程和温度‑时间历程；把轴向应力‑时间历程和温度‑时间历程分割成适当份数的区间，并确定每一个区间上的蠕变应力和等效温度；将纯疲劳损伤与等效疲劳损伤相加的到加载一个块载荷后的总的损伤，并取其倒数得到其寿命。该方法能较好的预测多轴随机变幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种基于蠕变疲劳损伤累积的变幅多轴热机疲劳寿命预测方法，通过多轴计数方法对拉扭随机变幅的应变‑时间历进行多轴循环计数，并计出所有反复；在0‑180°范围内每隔1°分别寻找每一个反复上的临界面；计算每一个反复的纯疲劳损伤，并将所有反复的损伤线性相加得到一个块载荷的纯疲劳损伤；依据应力‑应变本构关系或者迟滞回线获取一个稳定块载荷下的轴扭应力‑时间历程和温度‑时间历程；把轴向应力‑时间历程和温度‑时间历程分割成适当份数的区间，并确定每一个区间上的蠕变应力和等效温度；将纯疲劳损伤与等效疲劳损伤相加的到加载一个块载荷后的总的损伤，并取其倒数得到其寿命。该方法能较好的预测多轴随机变幅热机械疲劳寿命。

摘要： 本发明公开了一种变载荷历程下的蠕变损伤计算方法及模型，该方法的步骤为：根据单轴蠕变试验获得材料不同温度和应力下的蠕变应变‑时间曲线、最小蠕变速率断裂蠕变应变和断裂寿命tf；选择蠕变本构方程，通过单轴蠕变试验拟合得到材料的蠕变本构参数；根据两件简单的两级变载荷蠕变试验数据拟合得到参数A，B；通过材料多级变载荷蠕变试验，记录每一级载荷产生的变形增量；计算材料多级变载荷蠕变试验前n‑1级产生的蠕变损伤；根据变载荷蠕变损伤计算模型若知道第n级载荷作用的时间，可预测第n级载荷作用下材料产生的变形量，若第n级载荷加载直至断裂，则可预测该级载荷作用的时间。是一种考虑加载历程的更为精确的变载荷蠕变损伤计算方法。

摘要： 本发明公开了一种蠕变损伤对比试块制备方法、损伤检测方法及系统。该对比试块制备方法包括：获取初始试块；对初始试块进行磨制、抛光和腐蚀处理，得到处理后初始试块将处理后的初始试块均分为5个部分；通过不同大小和形状的压头以及不同大小的压力对处理后的初始试块的5个部分分别施加压力，得到对比试块。该检测方法包括：获取对比试块的超声波衰减率和电阻率；通过对比试块的超声波衰减率和电阻率，训练神经网络模型，得到检测模型；获取待检测的金属构件；获取金属构件的超声波衰减率以及电阻率；通过金属构件的超声波衰减率和电阻率，以及检测模型对金属构件的蠕变损伤进行检测。通过本发明能够快速、准确、无破坏地检测材料蠕变损伤情况。

摘要： 本发明公开了一种高铬钢构件高温蠕变变形预测与蠕变损伤分析方法，包括理论模型的建立、材料参数的确定、数值积分算法设计、有限元软件的二次开发、构件的蠕变损伤分析等。本发明方法相对于现有的技术方案进行了较大的改进，可以实现对高铬钢构件的蠕变行为和蠕变损伤的精确预测，因此，在超临界发电机组中高温高压构件的安全设计与剩余寿命评估领域将具有重要的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种变载荷历程下的蠕变损伤计算方法及模型，该方法的步骤为：根据单轴蠕变试验获得材料不同温度和应力下的蠕变应变‑时间曲线、最小蠕变速率断裂蠕变应变和断裂寿命tf；选择蠕变本构方程，通过单轴蠕变试验拟合得到材料的蠕变本构参数；根据两件简单的两级变载荷蠕变试验数据拟合得到参数A，B；通过材料多级变载荷蠕变试验，记录每一级载荷产生的变形增量；计算材料多级变载荷蠕变试验前n‑1级产生的蠕变损伤；根据变载荷蠕变损伤计算模型若知道第n级载荷作用的时间，可预测第n级载荷作用下材料产生的变形量，若第n级载荷加载直至断裂，则可预测该级载荷作用的时间。是一种考虑加载历程的更为精确的变载荷蠕变损伤计算方法。

摘要： 本发明公开了一种蠕变损伤对比试块制备方法、损伤检测方法及系统。该对比试块制备方法包括：获取初始试块；对初始试块进行磨制、抛光和腐蚀处理，得到处理后初始试块将处理后的初始试块均分为5个部分；通过不同大小和形状的压头以及不同大小的压力对处理后的初始试块的5个部分分别施加压力，得到对比试块。该检测方法包括：获取对比试块的超声波衰减率和电阻率；通过对比试块的超声波衰减率和电阻率，训练神经网络模型，得到检测模型；获取待检测的金属构件；获取金属构件的超声波衰减率以及电阻率；通过金属构件的超声波衰减率和电阻率，以及检测模型对金属构件的蠕变损伤进行检测。通过本发明能够快速、准确、无破坏地检测材料蠕变损伤情况。

摘要： 本发明提供一种高温部件的蠕变损伤评价方法以及损伤评价系统。对于由耐热钢、耐热合金组成，在高温下使用且受到蠕变的损伤的部件，提供一种与应力多轴性等部件的应力状态对应的蠕变损伤评价法，其目的在于提高剩余寿命评价和损伤评价的精度。这种用于判定在高温环境下所使用的高温部件的蠕变损伤度的高温部件的蠕变损伤评价方法，特征在于求出单轴条件下的高温部件的损伤参数的时间变化和高温部件的多轴度的时间变化，根据所述多轴度的时间变化来修正所述损伤参数的时间变化，由此判定所述高温部件的蠕变损伤度。

摘要： 本发明公开了一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，包括以下步骤：通过材料高温拉伸试验，得到抗拉强度σb；通过高温蠕变试验，获得对应的蠕变应变曲线、最小蠕变速率以及蠕变寿命tf；得到不同温度对应的阈值应力σth；建立抗拉强度σb以及阈值应力σth与温度T之间的函数关系；分别建立基于阈值应力σth和抗拉强度σb的最小蠕变速率及蠕变寿命tf预测公式；建立蠕变损伤本构模型，蠕变损伤本构模型包括应变速率公式和损伤速率公式；通过求解应变速率公式，得到应变变形随时间的演化行为；通过求解损伤速率公式，得到损伤随时间的演化行为。本发明克服了传统蠕变损伤本构模型难以外推的缺点，可实现准确的外推，预测精度高。

摘要： 本发明提供考虑硬化损伤协同效应的胶结充填体蠕变失稳预测方法及装置，能够准预测胶结充填体的蠕变失稳情况。方法包括：步骤1、对待预测的胶结充填体试样进行蠕变试验，获取不同应力水平下的多组蠕变试验数据，每组蠕变试验数据对应一个应力水平下试样随时间变化的系列应变数据；步骤2、将蠕变试验数据带入以下考虑硬化损伤协同效应的本构方程中，进行拟合，得到其余参数；步骤3、预测和判断胶结充填体的蠕变特征与是否达到蠕变失稳临界状态；基于胶结充填体蠕变损伤临界预测方程和胶结充填体蠕变硬化临界预测方程确定胶结充填体蠕变硬化失稳临界预测指数μ1和损伤失稳临界预测指数μ2，然后根据μ1和μ2的值进行预测和判断。