论文部分内容阅读
本文基于延性耗竭蠕变损伤模型的有限元法,较为系统地研究了P92钢焊接接头试样的几何拘束(不同试样几何与面外拘束)、材料拘束(不同初始裂纹位置、蠕变强度与延性失配)、载荷大小(应力水平)以及它们之间的交互作用对接头蠕变裂纹起裂(CCI)时间、裂纹扩展(CCG)速率、CCG路径及破断寿命的影响,并通过裂尖区三轴应力与等效应力的分布分析了它们的影响机理。得到的主要结果如下：(1)几何拘束与材料拘束对CCI时间和CCG速率的影响方面存在交互作用,低几何拘束下材料拘束对CCI时间和CCG速率的影响更明显,即低几何拘束强化了材料拘束效应。其原因为低几何拘束试样的裂尖三轴应力较低,此时由材料拘束所引起的裂尖三轴应力的变化比较明显；而高几何拘束的试样则相反。(2)高载荷水平下,CCI时间和CCG速率对材料拘束不敏感；而在低载荷水平下,它们对材料拘束敏感。实际的高温部件一般工作在较低应力水平下,故在其寿命设计和评价中,需要考虑材料拘束效应对CCG速率和CCI时间的影响。(3)焊接接头中HAZ/BM界面(即热影响区HAZ与母材BM界面)两侧材料的蠕变强度与蠕变延性的失配及其交互作用影响界面裂纹裂尖区三轴应力和等效应力的大小和分布,从而影响其裂纹扩展路径、CCG速率、CCI时间和断裂寿命。研究探明了不同蠕变强度失配条件下,蠕变延性失配对CCG路径、速率、CCI时间和断裂寿命的影响规律。(4)面外拘束与材料拘束的交互作用,影响裂尖的应力三轴度与Mises应力分布,从而影响CCG速率和路径。在低面外拘束下,CCG速率慢,材料拘束对于CCG路径的影响较小。在高面外拘束下,CCG速率快,材料拘束对裂纹扩展路径有较大影响。(5)载荷水平和蠕变延性的交互作用,影响CCG路径。在低载荷水平和高蠕变延性下,CCG路径对材料拘束较为敏感。在高载荷水平和低蠕变延性下,CCG路径对材料拘束不敏感。应力水平对裂纹路径的影响与材料蠕变本构参数的应力相关性有关。(6)在高温焊接结构的蠕变寿命分析和评定中,要充分考虑几何拘束与材料拘束的交互作用、应力水平、接头各区域的蠕变延性和蠕变强度失配及其交互作用等对接头裂纹扩展路径、CCG速率、CCI时间与断裂寿命的影响。