含裂纹压力容器的寿命预测方法研究进展

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1、第4O卷第6期化工机械709含裂纹压力容器的寿命预测方法研究进展周广良宋菲菲路智敏(内蒙古工业大学化工学院)摘要介绍了疲劳裂纹扩展速率计算的3个比较著名的公式以及公式中的各参数，尤其对应力强度因子K的计算进行了深入探讨；综述了概率统计应用于裂纹扩展计算的最新方法；介绍了新技术和压力容器寿命预测的结合。关键词压力容器寿命预测裂纹扩展中图分类号TQ051．3文献标识码A文章编号0254-6094(2013)06-0709—04在役压力容器的缺陷形式一般是长裂纹，为AK——应力强度因子幅；了提高压力容器的寿命预测能力和压力容器的可AK——门槛值。靠性，人们对长裂纹扩展机理进行

2、了深入研究。此公式适用于描述近门槛区和中部区，式疲劳长裂纹的扩展阶段又称为亚临界扩展阶段，(1)中每个待定参量的物理意义明确，形式简单，它是一个相对稳定的扩展阶段。有关含裂纹缺陷便于工程应用。在役压力容器的寿命主要取决于亚临界扩展阶Forman公式考虑了平均应力对应力强度因段。近年来，新技术的发展促进了对这一阶段裂子AK和裂纹扩展速率的影响，即：纹寿命预测的发展，其中声发射检测这一成果已dN(1一R)K，一AK⋯在我国推广应用。该技术的应用为企业解决了金式中C、m——材料常数；属压力容器在线检测与安全评价的技术难题，为K。——断裂韧度；企业带来可观的经济效益和社会效益，

3、尤其对促进压力容器安全技术进步、保障设备长周期安全R——应力比。运行、减少泄漏和爆炸事故、加强环境保护、降低此公式适用于裂纹快速失稳扩展和亚临界裂生产成本以及提高产业竞争力等都具有十分重要纹扩展的计算。的意义。1963年Erdogan和Paris分析处理了疲劳裂1裂纹扩展寿命的基本算法纹扩展数据，得出了一个比较著名的裂纹扩展公在疲劳裂纹扩展速率计算有3个比较著名的式：公式：Zheng．Hirt公式、Forman公式和Paris公式。=c(ar)(3)ZhengHirt和HeXL设计了列尖钝化开裂模此公式适用于各种亚临界裂纹扩展实验数据型，在此基础上得出了Zheng．Hi

4、rt公式⋯：处理。其中对有些裂纹的安全评定中也用此公丽da=B(AK—AK)(1)。式中n——裂纹深度；为了确定式(1)～(3)中的参数K，科研工作B——疲劳裂纹扩展系数；者做了很多工作，并取得较大进展。周伟江和王Ⅳ——疲劳载荷循环次数；生楠用ANSYS求解三维动态应力强度因子]，季内蒙古自然科学基金项目(2011MS0715)周广良，男，1985年3月生，硕士研究生。内蒙古自治区呼和浩特市，010051。71O化工机械2013拄维英和陈荣利用ANSYS基于“位移外推”法进行明显⋯。高镇同和熊俊江对疲劳对比试验的可应力强度因子计算，计算实例证明用ANSYS计靠寿命进行了

5、对比检验研究，通过这种方法可算的应力强度因子足够精确；邹广平和吴国辉利以判断出子样是否来与自可靠寿命相同的母体，用能够反映弹塑性断裂实际特性的裂纹张开位移研究工艺方法或设计方案的改变对疲劳性能的影or代替应力强度因子，结果表明弹塑性状态下等响，开辟了一条疲劳对比试验假设检验的新途径。换算偏于保守，用等换算更加合理。但是2．2裂纹扩展寿命预测的新发展工程实际中存在大量的大范围屈服和全面屈服断目前，压力容器裂纹缺陷计算机辅助评定系裂问题，计算的公式已不能适用，这时宜采用统也开始进入新阶段，吴俊飞等利用VB编程语理论上较完善的全新’，积分作为参量进行计算，言开发了压力容器裂纹

6、缺陷计算机辅助评定系实际测得数据和用‘，积分作为参量计算的结果比统，经校核其评定结果准确、可靠，避免了人工评较吻合，比用参数K计算的结果具有更高精定过程中繁琐的计算工作，实现了压力容器裂纹度；虞岩贵用损伤变量D作为计算参量计算缺陷评定的自动化和智能化¨。王沪涛等建立压力容器裂纹扩展阶段的剩余强度与剩余寿评定决策支持系统时运用数据库技术管理大量的命。检验、检测数据，该系统缺陷评定过程如图1所在实际工程应用中人们不仅对参量进行了研示]究，还对公式进行了修正。倪向贵等对Paris公式坐在工程中做了一般修正，具体描述了不同的修正————L选择决策方案形式及其主要特征，各种实践应

7、用表明，对于不同要求的工程问题要采用相应的修正形式。黎I缺陷表征分类佳等研究了材料常数的相关性，并结合正态分布理论和压力容器安全评估理论方法，对疲劳裂纹扩展速率和疲劳寿命进行近似预测。搜索规则规则推理卜一—叫缺陷规则库工2裂纹扩展寿命算法的研究进展运行规则2．1概率统计应用于裂纹扩展寿命计算20世纪60年代开始人们在研究疲劳试验和报表图表—分析处理结果疲劳设计时运用了统计学方法，同时，科学家定目标是否已知在研究裂纹扩展规律时也开始考虑运用概率论方＼／法。1961年，Weibull率先将统计分析方法运用i：缺陷评定结果l于疲劳试验数据处理⋯