基于斷裂力學(xué)的含裂紋K型管結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估.pdf

1、在工程機(jī)械行業(yè)中，起重機(jī)作業(yè)時(shí)往往會(huì)承受較大幅度的交變載荷，在其定期檢修過(guò)程中往往會(huì)發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋，介于起重機(jī)具有成本高、周期長(zhǎng)的維修過(guò)程，產(chǎn)生裂紋的起重機(jī)的安全性評(píng)估具有重要意義。BS7910標(biāo)準(zhǔn)是英國(guó)金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗(yàn)收評(píng)定準(zhǔn)則，其評(píng)估方法根據(jù)考慮了結(jié)構(gòu)的脆性斷裂與塑性變形的雙判據(jù)準(zhǔn)則，在失效評(píng)定圖（FAD）中評(píng)估產(chǎn)生裂紋的焊接結(jié)構(gòu)的安全性。在壓力容器及石油管道領(lǐng)域中，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)估，工程機(jī)械、海洋工程、船舶等

2、領(lǐng)域也正在研究其應(yīng)用價(jià)值。本文研究對(duì)象是某25t桁架臂起重機(jī)臂架的典型承載結(jié)構(gòu)K型管，在頻繁的工作過(guò)程中，裂紋會(huì)出現(xiàn)在焊趾處周圍，裂紋會(huì)隨載荷循環(huán)不斷擴(kuò)展，裂紋達(dá)到一定尺寸后結(jié)構(gòu)會(huì)完全失效甚至斷裂。本文借助于BS7910失效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)含裂紋K型管結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行了分析。論文主要內(nèi)容如下：
　?。?）介紹了缺陷結(jié)構(gòu)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)BS7910的各評(píng)估等級(jí)及其評(píng)估流程，對(duì)于判定沒(méi)有失效的含裂紋結(jié)構(gòu)，可以采用斷裂力學(xué)中裂紋擴(kuò)展原理對(duì)其進(jìn)行剩余壽

3、命預(yù)測(cè)；
　?。?）利用有限元軟件 ABAQUS對(duì)含裂紋 K型管建模，通過(guò)數(shù)值模擬獲取表示結(jié)構(gòu)脆性斷裂的應(yīng)力強(qiáng)度因子及表示結(jié)構(gòu)塑性變形的塑性極限載荷，分析不同幾何參數(shù)對(duì)K型管表面裂紋前緣應(yīng)力強(qiáng)度因子的分布規(guī)律的影響；
　?。?）根據(jù)BS7910標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了含穿透裂紋和含半橢圓形表面裂紋的K型管結(jié)構(gòu)的3C級(jí)失效曲線，對(duì)比適用性廣泛的2A級(jí)失效曲線，驗(yàn)證BS7910標(biāo)準(zhǔn)對(duì)K型管結(jié)構(gòu)的適用性。假設(shè)K型管在單向拉力作用下半橢圓型表面