316不锈钢内压腐蚀管道的棘轮应变预测

316不锈钢内压腐蚀管道的棘轮应变预测

316不锈钢内压腐蚀管道的棘轮应变预测

摘    要

棘轮效应是循环载荷下的蠕变行为,棘轮行为的发展易引起材料的疲劳失效或变形失效。工业上的运输管道常由于腐蚀部分的棘轮变形过大而损坏,因此,正确预测材料的棘轮行为将能有效降低管道破坏发生率,有效确保运输线路的连续性。本文通过ABAQUS软件研究了常用化工运输管道材料316不锈钢的循环力学性能以及其腐蚀圆管的棘轮行为。

首先,对316不锈钢基本的力学性能进行了分析,主要研究了 316不锈钢的率相关特性以及是否具有massing效应。然后,主要分析了316不锈钢在应变控制以及应力控制循环加载下的力学响应,并通过改变加载情况,研究了平均应变、应变幅值以及加载顺序对应变控制循环加载材料的循环硬化性能的影响和平均应力、应力幅值以及加载历史对应力控制循环加载材料的棘轮效应的影响。

在腐蚀管道的棘轮行为分析上,本文利用ABAQUS软件对316不锈钢内压腐蚀圆管的棘轮行为进行了模拟,并通过不同的缺陷尺寸和管道内压建立了正交分析数据库,研究了以上变量对棘轮应变的影响。同时利用SPSS软件对模拟结果进行了多元线性回归分析,得出了316不锈钢腐蚀圆管在恒定循环外载下的棘轮应变经验公式。

 本文的分析结果表明,采用有限元分析软件对材料和结构的复杂变形行为进行分析与预测具有可行性与较高的参考价值。

关键词:316不锈钢,内压腐蚀管道,棘轮效应

目     录

目     录 IV

1绪论 1

1.1研究目的及现状 1

1.2基本理论 2

1.2.1双面模型 2

1.2.2 A-F类模型 3

1.3本文的主要工作 5

2 316不锈钢棘轮效应研究 7

2.1 316不锈钢的力学性能 7

2.1.1 基本性能 7

2.1.2 机械性能 7

2.2 316不锈钢的棘轮效应 12

2.2.1 应变循环特性 13

2.2.2 应力循环特性 17

3 316不锈钢内压腐蚀管道的棘轮效应分析 21

3.1有限元模拟 21

3.1.1模型概述 21

3.1.2有限元分析 22

3.2腐蚀管道棘轮效应的影响因素 24

3.2.1 缺陷尺寸的影响 27

3.2.2 圆管内压的影响 32

3.2.3 其它因素的影响 34

3.3内压腐蚀管道的棘轮应变预测 34

3.3.1 参数的无量纲化 34

3.3.2 多元线性回归分析 36

3.3.3 误差分析 40

结    论 43

致    谢 44

参考文献 45

附    录 46

附录A 46

参考文献

[1]倪永中.电站高温材料棘轮-蠕变交互作用的本构模型研究[D].华北电力大学,2010.

[2]姜金朋,王钰等.Chaboche随动硬化模型参数确定及棘轮效应[A].北京航空航天大学学报,2014,40(10).

[3]S.M.Rahman.Finite Element Analysis and Related Numerical Schemes for Ratcheting Simulation[D].North Carolina State University,2006.

[4]康国政,高庆等.奥氏体不锈钢高温循环棘轮行为的实验研究[A].应用力学学报,2000,17(4).

[5]张娟.循环硬化材料高温非比例循环棘轮行为的本构描述及其有限元实现[D].西南交通大学,2006.

[6]庄茁,张帆等.ABAQUS非线性有限元分析与实例[M]. 北京:电子工业出版社,2005.

[7]季媛媛.循环应变载荷下材料non-massing现象数值模拟[D].上海交通大学,2009.

[8]G. G. Obuli , M. Saravanan. Simulation of Ratcheting Behaviour in SA 312 Types 304LN Stainless Steel Straight Pipes[A]. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology ,2015.

[9]Marcos André Baêta Neves Silveira, Theodoro Antoun Netto.Ratcheting of internally pressurized corroded pipes under cyclic bending[A]. 19th International Congress of Mechanical Engineering,2007.

[10]张建华,丁磊.ABAQUS基础入门与案例精通[M].北京:电子工业出版社,2012.

[11]贾慧灵. 受外载作用焊制三通塑性极限载荷的有限元分析[D].北京化工大学,2004.

[12]康辉永. 圆柱壳开孔接管区应力分类方法研究[D].河北工业大学,2008.

[13]李洪成.SPSS18数据分析基础与实践[M]. 北京:电子工业出版社,2010.


暂时没有评论

真实

多重认证,精挑细选的优质资源 优质老师。

安全

诚实交易,诚信为本。

保密

所有交易信息,都为您保密。

专业

10年专业经验,10年来帮助无数学子。