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多轴应力状态下管弯头蠕变分析

作　者: 杨志磊
导　师: 徐鸿
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: P92 多轴应力蠕变弯矩骨点应力
分类号: TM621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 69次
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内容摘要

随着我国经济的发展,对电力的需求也日益增长,传统火力发电站也迅速发展了大量的超临界发电机组。今后一二十年的主流机组将会是主蒸汽参数达到600℃/30MPa的超临界和超(超)临界机组。高温高压管道的安全性也变得越来越重要,尤其是运行中的管弯头由于高温蠕变的作用,在多轴应力状态下,是安全性监测的重要部位。本文主要运用ANSYS数值模拟软件,通过拟合P92钢材料在单轴实验过程中的数据,将其蠕变模型应用到高温下的管弯头中。首先分析内压作用下管弯头内部的应力分布和变化情况,并与理论公式进行比较,同时分析了添加蠕变模型的内压弯头壁厚随时间的变化情况,以及沿壁厚方向骨点应力(Skeletal Point Stress)的情况。然后在外载弯矩作用下,分析管弯头45°截面四点应力和拉力之间的关系,以及壁厚对其的影响,椭圆度随时间的变化情况。在持久恒力的作用下,蠕变变形缓慢的增长,最终导致管道的破裂损坏。在进行大量计算后,提出合理可行的全尺寸蠕变实验台设计方案,为管弯头蠕变实验提供理论支持,从而揭示多轴应力状态下弯头蠕变损伤的规律。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景和意义  9-11
    1.1.1 论文所属国家自然基金项目子课题简介  10
    1.1.2 课题研究的主要内容和目标  10-11
    1.1.3 本文选题在项目中的意义和地位  11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 蠕变微观物理模型  11-13
    1.2.2 多轴应力状态下的蠕变研究  13-15
  1.3 本文所作的工作  15-16
第2章材料蠕变以及多轴应力基本理论  16-24
  2.1 材料蠕变的基本理论  16-20
    2.1.1 蠕变的基本概念  16-17
    2.1.2 应力松弛试验  17-18
    2.1.3 持久强度极限实验  18
    2.1.4 单轴蠕变特性  18-20
  2.2 多轴应力基本理论  20-23
    2.2.1 多轴度定义  20-21
    2.2.2 多轴等效应力  21-22
    2.2.3 单轴蠕变试验向多轴应力状态的推广  22-23
  2.3 本章总结  23-24
第3章时间强化蠕变模型数值计算  24-32
  3.1 FEA及ANSYS软件简介  24-27
    3.1.1 ANSYS中非线性蠕变分析  24-27
    3.1.2 ANSYS软件的后处理及分析  27
  3.2 单轴蠕变过程数值模拟  27-31
    3.2.1 单轴实验数据拟合  28-29
    3.2.2 单轴试样ANSYS蠕变模拟计算  29-31
  3.3 本章总结  31-32
第4章受内压管弯头  32-44
  4.1 受内压P92钢管弯头应力理论  32-34
  4.2 ANSYS数值模拟计算与理论值比较  34-37
  4.3 受内压管弯头蠕变分析  37-43
    4.3.1 管弯头蠕变作用下壁厚及应力变化  37-41
    4.3.2 管弯头的骨点应力  41-43
  4.4 本章总结  43-44
第5章施加弯矩管弯头  44-60
  5.1 持续外载管弯头应力分布基础理论  45-46
  5.2 ANSYS数值模拟计算  46-59
    5.2.1 未添加蠕变模型的应力计算  46-50
    5.2.2 受拉力管弯头蠕变计算  50-53
    5.2.3 管弯头的骨点应力  53-56
    5.2.4 内压和弯矩共同作用  56-59
  5.3 本章总结  59-60
第6章结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 工作展望  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  66-67
致谢  67

多轴应力状态下管弯头蠕变分析

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