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压力容器分析设计技术博客

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日志

 
 

ASMEⅧ-2中基于弹-塑性应力分析的压力容器疲劳评定方法  

2012-08-11 10:47:34|  分类: 分析设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        ASMEⅧ-2(2007)进行了大幅度改写后颁布,针对疲劳失效提出了三种评定方法:①弹性应力分析法;②弹塑性应力分析法;③结构应力法。本文主要讨论了弹塑性应力分析法的原理,对FEA软件的要求及对多轴应变的处理。

        ASMEⅧ-2中的第二种疲劳评定方法:弹塑性应力分析法,可应用于任何可建模的光滑的局部几何结构。同时,该方法是基于弹塑性分析的,适合结构经过循环载荷后发生交变塑性的情况。

 弹塑性应力分析法采用应变范围这样一个单一的量来对压力容器部件的疲劳寿命进行评估。如何确定此应变范围至关重要。结构经历循环载荷时,往往经历这样一个过程,从第一个循环开始,结构发生弹性变形,进入屈服后发生塑性变形。这个过程中,材料的硬化和软化及材料性能的改变也在同时发生。经过几轮的循环后,应力应变范围才逐渐稳定,结构才趋于安定,发生塑性变形的区域被周围的弹性区域包围。在之后的载荷循环中,塑性区经历稳定的应力-应变循环,所以在疲劳寿命的大部分阶段,部件潜在的疲劳区应力应变状态曲线是稳定的滞后回线。也就是说,在确定应变范围时应绕过材料的硬化和软化阶段,采用进入稳定循环后的应变范围。该方法的核心就是通过弹塑性分析来确定结果的有效应变范围,进而得出应变范围,代入疲劳曲线后读取许用循环次数。

  承受高应力的压力容器部件,其局部总应力已远超过屈服极限,甚至一次加二次应力也超出了屈服极限。这种情况下,基于弹性应力分析的A法使用疲劳罚系数来考虑局部塑性应变集中和应变重分布,但使用疲劳罚系数往往得出过于保守的结果,用基于弹-塑性应力分析的B法直接模拟高应力区的塑性应变及其重分布,可以得出更合理的结果,即得到更长的疲劳寿命,避免了材料的浪费。

          在采用FEA软件分析时,ASMEⅧ-2提供了两中方法:逐一循环分析法和两倍屈服法。对该两中方法原理的详细介绍及如何在FEA软件中实现,可参阅我的相关文章。

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