断裂力学应用.ppt

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第七-3章断裂力学应用,-压力容器及管道的安全评定,断裂力学在压力容器和管道中的应用我国的压力容器评定规范“CVDA-84”设计压力容器的一些典型方法,断裂力学在压力容器和管道中的应用,压力容器包括所有承受压力载荷的密闭容器。

随着压力容器的操作条件越来越来苛刻，同时压力容器所处理的介质往往又是易燃易爆或有毒的，一旦发生事故，将给国家或人民的生命带来不可估量的损失，因此国家有关部门颁布了有关压力容器的法规和标准来监督、指导压力容器的设计、制造、检验和验收。

压力容器的检验指标:

出厂指标;生产质量标准;不允许有裂纹合格使用质量标准（断裂力学产生之前没有）美国的ASME;国际焊接协会（IIW）日本焊接工程协会规范WES2805-1980英国WEE/37和BSIPD6493规范我国CVDA-84“压力容器缺陷评定规范”,CVDA-84“压力容器缺陷评定规范”,步骤:

求的缺陷几何形状和计算尺寸.确定缺陷应力应变确定缺陷有关的性能参数计算最大容许缺陷尺寸判定缺陷是否允许,压力容器缺陷评定一般步骤,缺陷的当量处理应力或应变分析确定材料性能缺陷评定,1、缺陷的当量处理简化,压力容器壁内存在着各种各样的缺陷,如果不对缺陷进行简化,很难进行断裂力学计算.,缺陷当量处理：

简化处理。

用一个典型的裂纹（贯穿裂纹,表面椭圆裂纹,内埋椭圆裂纹）来取代实际的缺陷,计算出等效裂纹尺寸,（穿透裂纹当量尺寸）,计算方法如下:

应力应变分析,当地应力或应变:

缺陷所在处无缺陷情况下的应力或应变.当地应变应该考虑:

内压引起的模应力与弯曲应力结构不连续处的局部应力应变焊接接头形状缺陷（角变形,错口,不圆度等）引起的弯曲应力,2、确定,1）平均应力当量值,2）弯曲应力当量值,3）焊接残余应力当量值,3、确定材料特性,4、缺陷评定（最大允许缺陷尺寸）,1）应力强度因子法（线弹性法）:

2）COD法（弹塑性法）:

5、评定标准:

当量尺寸小于允许裂纹尺寸,例1.某液态氢球罐:

例2.高压容器:

表面裂纹和深埋裂文同时存在,按照规定,变为复合裂纹求解,不能按设计压力加压！

我国规范的特点,等效裂纹尺寸:

残余应力作为模应力处理CVDA,常用压力容器设计准则,按照判剧划分（脆断评定）K判据（应力强度因子法）、COD法（裂纹张开位移法）按照缺陷尺寸划分:

当量裂纹尺寸法,临界裂纹尺寸法按照设计要求划分:

“先漏后破”法,压力容器的“先漏后破”（LBB）设计方法压力容器中的非穿透裂纹：

有可能由于疲劳或者应力腐蚀而扩展直到容器的外壁.然后容器就将渗漏,这样就有了发现它的好机会,如果裂纹一旦穿破容器壁,断裂就会停止,容器开始渗漏,则在穿透裂纹再次达到临界尺寸前，还后一端时间来检查出裂纹.为了防止脆断事故,设计为断裂前渗漏,即“先漏后破”（LBB）准则.,设计要求:

临界裂纹尺寸容器壁后，即裂纹稳定扩展至穿透壁厚,容器发生泄露设半圆形表面裂纹扩展至穿透壁厚,如图,要求,时,不发生脆断,所以先泄露,计算方法:

选择合适的相对塑性区参数:

相对塑性区尺寸参量,将代入式:

选择满足“先漏后破”要求的COD法:

缺陷尺寸设计方法,步骤:

缺陷标准化确定缺陷尺寸a,等效为穿透裂纹等效原理:

将裂纹强度因子等效为二维穿透裂纹3.确定应力应变拉伸膜应力弯曲应力,缺陷处的评价应力应变,许用裂纹尺寸的确定: