弯矩下含肩部穿透裂纹接管应力强度因子研究.pdf

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1、第4O卷第1期石油化工设备Vo1．40NO．12011年1月PETR0一CHEMICAIEQUIPMENTJan．2011文章编号：1000—7466(2011)01—0010—04弯矩下含肩部穿透裂纹接管应力强度因子研究喻健良，董硕，朱奕漪，闫兴清，刘显凡(1．大连理工大学化工学院，辽宁大连116023；2．中南大学材料学院，湖南长沙410083)摘要：在弯矩作用下，含裂纹接管的应力强度因子研究鲜见报道，其研究结果对丰富缺陷压力容器的安全评定具有重要的意义。采用三维有限元方法，对含肩部穿透裂纹接管在弯矩作用下裂纹

2、的应力强度因子KM进行计算和分析。研究结果表明，弯矩与K呈线性关系，裂纹长度越大，KM越大；接管和容器的壁厚增加、容器开孔增大，K均减少。同时给出了K拟合式和K与各参数关系以用于对此类缺陷的安全评定。关键词：接管；应力强度因子；穿透裂纹；肩部裂纹；有限元中图分类号：0242．21；TQ050．3文献标志码：AStressIntensityFactorforNozzleContainingThrough—wallCrackattheShoulderunderMomentYUJian—liang，DONGShuo，ZH

3、UYi—yi，YANXing—qing，LIUXian—fan(1．ChemicalEngineeringCollege，DalianUniversityofTechnology，Dalian116O23，China；2．MaterialEngineeringCollege，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Theresearchofstressintensityfactorfornozzlecontainingcrackundermoment

4、，whichhasnotbeenreported，isofgreatsignificancetoassessingpressurevesselcontainingde—fects．The3-DfiniteelementmethodisappliedtoanalyzethestressintensityfactorKIMofthenozzlecontainingthrough—wallcrackattheshoulderundermoment．TheresearchindicatesthatK1Misproporti

5、onaltomoment．AndKIMincreaseswhenthecracklengthbecomeslarger．KIMde—creaseswhenthenozzlewidth，thevesselwidthandtheholeradiusbecomelarger．ThefittingformulaandthetableofrelationshipbetweenKIMandtheparametersarepresentedforthesafetyassessmentofsuchdefects．Keywords：

6、nozzle；stressintensityfactor；through—wallcrack；crackatshoulder；finiteele—menf在缺陷结构的安全评价中，应力强度因子是一模方法无法计算应力强度因子。弯矩是一种典型的个重要的指标。外载荷及裂纹形式不同，其应力强外载荷，对其作用下含相贯线处裂纹接管的应力强度因子不同。在工程中，接管常见的裂纹形式有角度因子研究较少。为丰富安全评价的内容，文中就裂纹和相贯线处裂纹。角裂纹接管的应力强度因子相贯线处裂纹的一种形式——肩部裂纹在弯矩作用研究已成体系_1]

7、，对于相贯线处裂纹的接管有限下应力强度因子进行研究。元模型的建立在求解极限载荷方面也有一定的研文中采用由下至上的建模方法，精确地建立接究。但由于建模简化等原因，现有文献中的建管的相贯线、沿相贯线的肩部裂纹及其附近奇异单收稿日期：2010—08—23作者简介：喻健良(1963一)，男，湖南益阳人，教授，博士，主要研究方向为安全技术工程。第1期喻健良，等：弯矩下含肩部穿透裂纹接管应力强度因子研究元，研究了弯矩作用下在相贯线处含肩部穿透裂纹2计算结果及分析接管的应力强度因子K。与弯矩和结构参数之间的关系，给出了K，M的拟

8、合式和K与各参数的关系，2．1结构参数无量纲化用于对含肩部穿透裂纹接管的安全评定。当裂纹长度a一6。，不同参数下D与K的关系结果见表1。1有限元模型由表1得知，当接管管径比d。／d、容器管径比1．1模型建立及网格划分D。／D。和接管与容器径比d。／D取确定值时，D。的接管几何结构如图1，图中，D为容器内径，D。变化对KM没有影响。故本文取d。／d、D。／D．