不同拘束效應(yīng)對蠕變裂紋擴展影響的數(shù)值分析研究.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中，航空、化工、電力等領(lǐng)域為了提高能源的利用率及減少有害氣體的排放，核心部件所處環(huán)境逐漸向高溫、高壓方向發(fā)展，與此同時，對材料性能要求也越來越高。在高溫環(huán)境中，蠕變斷裂是構(gòu)件失效的主要形式之一。由于環(huán)境惡劣，構(gòu)件破壞如果不能及時被阻止，將會引發(fā)嚴(yán)重的災(zāi)難性事故。在構(gòu)件內(nèi)部蠕變損傷累積受到環(huán)境溫度、工作載荷、以及構(gòu)件幾何形狀等因素的影響，由微小缺陷到發(fā)生蠕變斷裂失效是一個緩慢的過程，所以在工程實際中蠕變斷裂失效問題一直困

2、擾著工程師。
　　為了保證高溫設(shè)備安全運行，需要對構(gòu)件的剩余壽命進(jìn)行精確評估，其中最重要就是研究構(gòu)件材料的蠕變裂紋擴展（Creep Crack Growth，CCG）行為。蠕變裂紋擴展試驗費時、費力，通過數(shù)值模擬技術(shù)去深入分析裂紋擴展行為，既準(zhǔn)確又高效，還能研究裂紋尖端的應(yīng)力、應(yīng)變以及能量場分布情況。本研究，作者基于蠕變損傷力學(xué)，利用編程語言FORTRAN編寫ABAQUS用戶相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)了蠕變裂紋自動擴展模擬，且模擬分析結(jié)果與現(xiàn)有

3、的試驗數(shù)據(jù)相吻合。
　　裂紋尖端的拘束效應(yīng)對蠕變裂紋的擴展行為有著重要的影響。本研究分析了試樣幾何形狀、尺寸以及初始裂紋深度對蠕變裂紋擴展行為的影響，并且著重研究不同拘束對裂紋起裂時間、裂紋擴展速率的影響。作者首創(chuàng)性的對不同拘束對蠕變裂紋擴展行為的影響程度做了橫向比較，發(fā)現(xiàn)：試樣幾何形狀對蠕變裂紋擴展行為影響程度要大于幾何尺寸；試樣尺寸和初始裂紋深度對蠕變裂紋擴展行為的影響程度相接近。另外，系統(tǒng)性的研究了試樣槽口深度、角度對蠕變裂