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《大連理工大學(xué)》 2013年

高溫金屬材料蠕變疲勞及三維裂紋分析

禹朝帥  

【摘要】：高溫金屬材料廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域(如渦輪葉片、燃燒室等)、火力發(fā)電設(shè)備(如鍋爐、蒸汽透平和發(fā)電機(jī)等)、內(nèi)燃機(jī)(如排氣閥、熱發(fā)生器和燒嘴等)和原子能工業(yè)(如反應(yīng)堆燃料包殼、高溫氣體爐(HTGR))等。雖然高溫金屬材料的制造技術(shù)已經(jīng)很成熟,但是由于高溫金屬結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境極其惡劣,在長期的工作過程中往往會(huì)發(fā)生蠕變、疲勞以及兩者的交互作用,最終在結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效或破壞。高溫金屬結(jié)構(gòu)的破壞通常會(huì)造成巨大的損失,本文以此為背景進(jìn)行研究。 本文基于有限元技術(shù),利用三維有限元軟件ANSYS和ABAQUS等對高溫金屬試件的蠕變、疲勞等做了分析,并對含有橢圓表面裂紋的圓柱體和圓筒試件進(jìn)行了斷裂參數(shù)的模擬分析。 通過分析,得到了含表面裂紋圓柱體試件的蠕變曲線和裂紋尖端應(yīng)力場的分布情況；經(jīng)過疲勞分析得到試棒的壽命分布情況以及疲勞損傷情況。對于圓柱體和圓筒表面橢圓裂紋,其應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋尺寸有很大關(guān)系。圓柱體表面橢圓裂紋的分布情況要比無限大體中的情況復(fù)雜的多。 本文還對熱應(yīng)力作用下的三維有限尺寸物體的斷裂參數(shù)進(jìn)行了分析,得到了不同裂紋尺寸下有限尺寸體隨溫度變化時(shí)的斷裂參數(shù)值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG132.3;TG111.8
【目錄】：

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