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壓力容器的強度失效設計準則——脆性斷裂失效設計準則

   2020-10-05 和平1665
核心提示:傳統強度設計準則假設材料是無缺陷的均勻連續體,因而難以解釋脆性斷裂現象,脆性斷裂屬于斷裂力學的研究領域。

傳統強度設計準則假設材料是無缺陷的均勻連續體,因而難以解釋脆性斷裂現象,脆性斷裂屬于斷裂力學的研究領域。

斷裂力學認為材料中存在缺陷,其目的是研究缺陷在載荷和環境作用下的破壞規律,建立缺陷幾何參數、材料韌性和結構承載能力之間的定母關系。研究表明,壓力容器是否發生脆性斷裂主要取決材料韌性、缺陷處的應力水平和缺陷的幾何參數。因此,防止壓力容器發生脆性破壞也應從這三個方面著手。

在材料方面,通常根據受壓元件的厚度、應力水平、最低金屬溫度、載荷性質、介質對材料韌性的影響等因素,提出材料夏比V形缺口沖擊吸收功或斷裂韌性驗收指標。對于相同材料,薄鋼板或鋼帶的性能(特別是韌性)比厚鋼板和大型鍛件好,因而采用多層結構可以提高抗脆斷性能。

在缺陷方面一是盡錄減少焊接接頭,二是提高無損檢測技術,使之能發現更小的缺陷,不但使缺陷存在的可能性減少,而且使缺陷的尺寸減小。

在設計方面,根據無損檢測水平,假設壓力容器高應力區存在裂紋,利用斷裂力學方法進行裂紋安全性評估,確保容器不發生低應力脆性破壞。

需要指出的是,采用防脆斷設計方法,并不意味著容器在制造時允許存在假設中所說的裂紋,而是指壓力容器萬一有裂紋時(漏檢或在使用中產生)要確保不發生脆性斷裂事故,其實質是要求材料在使用環境下必須有足夠的斷裂韌性。

 
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