检索结果-内蒙古大学图书馆

核动力工程 2022年第1期43卷 232-237页

作者：苏东川张瀛杜娟孙英学傅孝龙李辉邵雪娇郭素娟中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 华东理工大学过程设备科学与工程研究室上海200237

为了获得反应堆压力容器(RPV)材料在高温下的蠕变行为,保证RPV在严重事故工况下的完整性,本研究对国产RPV用16MND5钢的高温蠕变性能进行了测试,获得了600~900℃下材料的蠕变性能,并基于应变强化的基本蠕变本构模型与基于延性耗竭理论的... 详细信息

为了获得反应堆压力容器(RPV)材料在高温下的蠕变行为,保证RPV在严重事故工况下的完整性,本研究对国产RPV用16MND5钢的高温蠕变性能进行了测试,获得了600~900℃下材料的蠕变性能,并基于应变强化的基本蠕变本构模型与基于延性耗竭理论的蠕变损伤模型,建立了适用于16MND5钢的蠕变损伤本构模型,给出了材料的蠕变损伤模型参数。结果表明,本文提出的蠕变损伤本构模型的有限元模拟数据与试验数据符合性较好,验证了此蠕变损伤模型的正确性。该方法可用于严重事故情况下RPV的蠕变损伤分析,为RPV的完整性分析提供支持。

关键词：反应堆压力容器(RPV) 完整性分析高温蠕变蠕变损伤本构模型

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卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型

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岩土力学 2024年第10期45卷 2937-2948页

作者：刘家顺周妮左建平郑智勇金佳旭辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结... 详细信息

为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。

关键词：弱胶结软岩卸围压分数阶积分蠕变损伤本构模型长期强度

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岩石单轴压缩蠕变损伤本构模型

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防灾减灾工程学报 2019年第5期39卷 835-841页

作者：彭俊杰李凯祝凤金刘红岩黄淮学院建筑工程学院河南驻马店463000 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

准确预测岩石蠕变行为对岩石力学与工程的研究具有非常重要的意义。首先对岩石蠕变机理及典型蠕变曲线进行了分析,其次通过在经典岩石蠕变模型如J体模型的基础上引入损伤理论及Kachanov损伤演化定律,进而建立了一个新的岩石蠕变损伤本... 详细信息

准确预测岩石蠕变行为对岩石力学与工程的研究具有非常重要的意义。首先对岩石蠕变机理及典型蠕变曲线进行了分析,其次通过在经典岩石蠕变模型如J体模型的基础上引入损伤理论及Kachanov损伤演化定律,进而建立了一个新的岩石蠕变损伤本构模型。第三,对模型参数的确定方法进行了详细的研究。最后,引用其他学者所开展的不同轴压下岩石单轴压缩蠕变试验对该模型的合理性进行了验证。可以发现本文所提出的模型不仅能够很好地预测岩石的稳定蠕变阶段,而且还能预测经典模型所不能反映的岩石加速蠕变变形。结果表明损伤理论能够很好地反映岩石的蠕变破坏机理,为了能够准确模拟岩石蠕变变形全过程,在经典的J体模型中引入损伤因子是很有必要的。

关键词：岩石蠕变损伤本构模型加速蠕变阶段 J体模型单轴压缩

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坝基软弱岩体的非线性蠕变损伤本构模型及其工程应用

坝基软弱岩体的非线性蠕变损伤本构模型及其工程应用

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作者：杨文东山东大学

学位级别：硕士

随着国家西部大开发“西电东送”战略的逐步实施以及国家电力能源结构的调整,我国西部涌现出一大批在建或待建的高拱坝。这些高拱坝坝基的工程地质条件复杂,不同程度存在不连续软弱夹层、蚀变带、层间层内挤压错动带等软弱岩带。在开挖... 详细信息

随着国家西部大开发“西电东送”战略的逐步实施以及国家电力能源结构的调整,我国西部涌现出一大批在建或待建的高拱坝。这些高拱坝坝基的工程地质条件复杂,不同程度存在不连续软弱夹层、蚀变带、层间层内挤压错动带等软弱岩带。在开挖卸荷、高渗透荷载、温度荷载和地震荷载的长期作用下,高拱坝坝基岩体上述薄弱部位将可能产生不同程度流变变形,影响大坝施工安全和运行的长期稳定。因此开展坝基软弱岩体的蠕变损伤力学特性与工程稳定性研究具有重要意义。本文根据坝基软弱岩带的中心孔变形试验与现场压缩蠕变试验结果,通过理论分析和数值计算研究了工程岩体的蠕变损伤变形特性。论文主要研究工作集中在以下几个方面: 1.考虑到岩体流变力学参数的损伤劣化效应,建立了一个变参数的反映坝基软弱岩体蠕变特性的蠕变损伤本构模型,认为岩体流变参数随时间而逐渐弱化,将岩体流变力学参数看作是非定常的,直观地反映了材料特性的劣化过程。 2.推导了蠕变损伤本构方程三维情况下的差分形式,并通过C++与FISH编程对有限差分软件FLAC3D进行了二次开发,实现模型的程序化。 3.以单轴压缩的算例分析了模型的蠕变损伤特性,并分析了损伤变量和损伤参数对蠕变曲线的影响。 4.以此模型为基础,用数值反演法得到了大岗山坝区辉绿岩脉的蠕变损伤力学参数。 5.根据反演的蠕变参数,开展了大岗山水电站坝区边坡开挖三维蠕变损伤稳定性计算,分析了边坡的位移变化、应力规律、塑性区和损伤区的分布,获得了对坝区边坡开挖设计和施工具有重要指导意义的建议和结论。

关键词：坝基软弱岩体损伤变量蠕变损伤本构模型数值反演流变参数

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冻结条件下风积土蠕变损伤特性及本构模型研究

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公路交通科技 2015年第5期32卷 61-67页

作者：孙琦张向东杨佳马伟邢洋辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 沈阳大学建筑工程学院辽宁沈阳110044 中交集团第二公路工程局陕西西安710075

为了研究风积土在冻结条件下的蠕变损伤变形规律,采用FST-200型冻土动静三轴试验机在不同冻结温度下进行不同应力水平的三轴蠕变试验,探讨了偏应力大小和冻结温度对风积土蠕变性能的影响;在试验的基础上,建立变形模量在不同温度下随时... 详细信息

为了研究风积土在冻结条件下的蠕变损伤变形规律,采用FST-200型冻土动静三轴试验机在不同冻结温度下进行不同应力水平的三轴蠕变试验,探讨了偏应力大小和冻结温度对风积土蠕变性能的影响;在试验的基础上,建立变形模量在不同温度下随时间变化的损伤演化方程;将Burgers模型中的一个黏壶改为应变触发的非线性黏壶,从而建立一个改进的Burgers模型,并将变形模量随时间变化的损伤演化方程引入到该改进模型中,建立冻结条件下风积土的蠕变损伤本构模型,推导了一维和三维蠕变本构方程,并与试验数据进行对比分析,验证了模型的可靠性。研究结果表明:蠕变变形量与冻结温度、偏应力大小正相关,建立的蠕变损伤本构模型能够反映风积土在冻结条件下的蠕变变形规律。

关键词：道路工程风积土蠕变损伤本构模型三轴蠕变试验冻结

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开挖卸荷与孔隙水压耦合下矿山边坡岩体蠕变特征及损伤本构模型研究

开挖卸荷与孔隙水压耦合下矿山边坡岩体蠕变特征及损伤本构模型研...

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作者：王佳文江西理工大学

学位级别：硕士

随着浅层矿产资源的日益枯竭,我国南方大部分金属矿山已由深凹开采或露天开采阶段转向地下开采。边坡岩体受开挖扰动及降雨渗流场的长期耦合作用极易产生蠕变现象,给边坡工程的长期稳定性带来严峻挑战。基于上述思路,论文以江铜集团银... 详细信息

随着浅层矿产资源的日益枯竭,我国南方大部分金属矿山已由深凹开采或露天开采阶段转向地下开采。边坡岩体受开挖扰动及降雨渗流场的长期耦合作用极易产生蠕变现象,给边坡工程的长期稳定性带来严峻挑战。基于上述思路,论文以江铜集团银山矿边坡岩体千枚岩为研究对象,以应力集中系数K表征开挖卸荷程度,开展了未开挖扰动和考虑开挖扰动饱水千枚岩在不同孔隙水压下的三轴压缩和三轴分级加载蠕变试验,揭示了开挖卸荷和孔隙水压耦合作用对饱水千枚岩蠕变力学行为的影响效应。在此基础上,利用离散元软件PFC2D提出了Burgers—PSC应力腐蚀混合模型,阐明了蠕变过程中岩石破裂的时效性特征。最后,基于元件组合模型结合损伤力学理论,建立了可以反映饱和千枚岩全蠕变阶段的非线性蠕变损伤本构模型。相关结果为开挖卸荷与孔隙水压长期耦合下矿山边坡工程的长期稳定性评价与工程设计提供了理论依据。论文主要工作如下: （1）以江西省德兴市银山铜矿为工程背景,开展了翔实的现场调研工作,对矿区的地理位置、围岩结构特征、断裂构造分布以及水文地质条件进行了系统研究。选取代表性露天转地下矿区的边坡岩体进行了岩样的采集、加工,通过室内物理力学试验得到了饱和千枚岩的常规力学参数,为后续不同开挖卸荷应力状态、不同孔隙水压条件下岩石长期力学行为的试验方案设计和数值模拟分析中微观参数选取提供依据。（2）以应力集中系数K定义开挖扰动后岩石的轴向应力和径向应力分布情况,表征岩石的开挖卸荷程度。通过GDS-VIS三轴流变仪,研究了未受开挖扰动与受开挖扰动影响饱和千枚岩在不同孔隙水压下的短期和长期力学特性。系统分析了开挖卸荷应力和孔隙水压耦合作用对饱和千枚岩轴向应变—时程曲线、瞬时应变、瞬时弹性模量、蠕变应变、稳态蠕变速率及其长期强度的影响效应。（3）利用PFC2D软件,基于Burgers模型和PSC应力腐蚀模型,提出了Burgers—PSC混合接触模型。在此基础上,引入孔隙水压修正线平行粘结模型的接触模量,采用管域渗流原理实现孔隙水压的施加,并结合饱和千枚岩室内短期和长期力学试验测试结果,建立了能够模拟千枚岩在蠕变过程中微裂纹演化和渐进破坏的离散元模型。通过该模型探究了岩石裂纹的时效性扩展规律,揭示了开挖卸荷和孔隙水压耦合对裂纹演化特征的影响效应。结果表明,随着卸荷程度和孔隙水压的增加,岩石微裂纹由剪切裂纹主导逐渐转变为拉伸裂纹主导。在高应力水平下,开挖卸荷行为和孔隙水压的耦合作用加剧了岩石拉伸裂纹的形成和扩展。（4）基于损伤力学理论,以饱和千枚岩的瞬时弹性模量定义岩石加载过程中的瞬时损伤,依据Kachanov模型、Drucker-Prager屈服准则以及有效应力原理构建了孔隙水压—应力耦合下岩石的时效损伤。采用瞬时损伤变量改进Burgers模型,引入时效损伤变量建立损伤弹塑性体,将改进的Burgers模型与损伤弹塑性体串联,提出了一种考虑开挖卸荷与孔隙水压耦合影响的岩石蠕变损伤本构模型。通过L-M最小二乘优化算法对试验结果进行回归分析和参数辨识,发现该模型的理论曲线与饱和千枚岩的衰减、稳态和加速阶段试验曲线十分吻合,验证该模型能有效描述矿山边坡岩体在开挖卸荷和孔隙水压长期耦合作用下的蠕变特征。

关键词：矿山边坡开挖卸荷孔隙水压蠕变力学行为蠕变损伤本构模型

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隐伏非贯通结构面剪切蠕变特性及本构模型研究

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岩土工程学报 2019年第12期41卷 2253-2261页

作者：李任杰吉锋冯文凯王东坡张津铭成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

结构面控制岩质边坡失稳的边界,自然界中大量结构面是非完全贯通的,且隐藏在斜坡内部,非贯通结构面研究对于揭示斜坡启动破坏机理及稳定性具有重要意义。隐伏非贯通结构面的岩块取样困难且不能大量复制,通过室内制作一种隐伏非贯通结构... 详细信息

结构面控制岩质边坡失稳的边界,自然界中大量结构面是非完全贯通的,且隐藏在斜坡内部,非贯通结构面研究对于揭示斜坡启动破坏机理及稳定性具有重要意义。隐伏非贯通结构面的岩块取样困难且不能大量复制,通过室内制作一种隐伏非贯通结构面模型,在单轴压缩试验和剪切试验的基础上,采用YZJL-300型岩石剪切流变仪,对隐伏非贯通结构面岩体进行剪切蠕变试验,并对蠕变特性进行研究。根据蠕变试验的阶段特征,引入一个适用于结构面的非线性黏性加速元件和材料损伤变量,建立一种非贯通结构面的剪切蠕变损伤本构模型,并根据拉普拉斯变化推导三维剪切蠕变本构方程。利用L-M算法和全局优化法对所得的蠕变试验曲线进行辨识,求解模型参数。经过辨识并对比试验结果和模型拟合结果,新建立的本构模型能较好地反映非贯通结构面蠕变特性,对揭示岩质斜坡的长期稳定性和时效演化有借鉴意义。

关键词：隐伏非贯通结构面剪切蠕变试验加速元件蠕变损伤本构模型

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考虑冻结粘性土结构损伤特性的本构模型

考虑冻结粘性土结构损伤特性的本构模型

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作者：洪卫安徽理工大学

学位级别：硕士

冻土是种十分特殊的材料,而冻土结构性的研究也经历了漫长曲折的探索过程,随着科技的发展,人工冻土技术的应用越来越多,对冻土结构性的研究依然重要,不管是理论的建立还是经验的累计,随着对冻土结构性研究的发展,工程建设将更加安全和... 详细信息

冻土是种十分特殊的材料,而冻土结构性的研究也经历了漫长曲折的探索过程,随着科技的发展,人工冻土技术的应用越来越多,对冻土结构性的研究依然重要,不管是理论的建立还是经验的累计,随着对冻土结构性研究的发展,工程建设将更加安全和科学。本文通过对重塑土人工冻结并进行单轴压缩试验和单轴蠕变试验,通过考虑不同的含水率及温度,分析冻土的物理力学性质并研究冻土的结构性。将计算机统计出的实时数据进行截面积修正,考虑泊松比对试验数据的影响,为之后的研究工作提供更符合实际的试验数据。根据单轴压缩试验得到损伤起始条件(应力损伤门阀值和应变损伤门阀值)并找出其与温度、含水率之间的关系;确定损伤变量D,从而得到冻土损伤本构模型,对不同试验条件下的单轴压缩曲线进行拟合,证明了此模型能够很好的描述冻结粘性土的应力-应变曲线特征。根据单轴蠕变试验分析冻结粘性土的蠕变特性,分析不同流变模型的应用,从而建立考虑结构损伤的流变模型,并将理论值与实验值比较,证明了此模型可以很好的描述冻结粘性土的蠕变特性。分析蠕变对冻土单轴抗压强度的影响,并用损伤本构模型进行拟合,结果表明,此损伤本构模型可以很好的描述预压后冻土应力-应变曲线中的弹性阶段以及应变较大时的损伤阶段,而只在弹性段结束后,损伤开始阶段初期与实验值有较大差异。

关键词：冻结粘性土结构性损伤特性影响因子蠕变损伤本构模型蠕变损伤本构模型

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Boom Clay泥岩渗流应力损伤耦合流变模型、参数反演与工程应用

Boom Clay泥岩渗流应力损伤耦合流变模型、参数反演与工程应用

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作者：贾善坡中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）

学位级别：博士

泥岩是地下工程建设中比较常见的一种软弱岩体,具有明显的流变特性,随着资源开采以及地下工程建设向深部的转移,泥岩在多场耦合作用下的破坏机制及其对工程长期稳定性的影响已成为工程界急需解决的关键技术。泥岩由于其低渗透性、良好... 详细信息

泥岩是地下工程建设中比较常见的一种软弱岩体,具有明显的流变特性,随着资源开采以及地下工程建设向深部的转移,泥岩在多场耦合作用下的破坏机制及其对工程长期稳定性的影响已成为工程界急需解决的关键技术。泥岩由于其低渗透性、良好的蠕变性和遇水损伤自修复特征被认为是一种良好的核废料储存介质,法国、比利时、瑞士等国相继建成地下试验平台,开展泥岩现场多场耦合试验研究。结合比利时地下大型试验室正开展的泥岩研究课题,本文从泥岩的力学特性、渗透性、开挖扰动区、地下水-围岩相互作用机理以及围岩流变性等方面完成如下工作: (1)建立了考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序;为了描述泥岩的硬化和软化行为,将损伤引入到修正的Mohr-Coulomb准则中,基于损伤势函数的概念建立了泥岩弹塑性损伤本构模型,导出了泥岩的损伤演化方程,编制了泥岩弹塑性损伤本构程序。 (2)基于拉丁超立方抽样,提出了采用非参数统计方法中的秩相关系数来评价多因素敏感性的方法;分别建立了基于侧压力系数的三维地应场反演模型、位移量测反演模型和渗流场反演模型,提出Nelder-Mead法与有限元联合反演法,将有限元程序作为一个单独模块嵌入到Nelder-Mead算法程序中,以测点的实测值与计算值建立目标函数,采用精确罚函数法实现有约束的反演问题转化成无约束的反演问题,编制了优化反演分析程序; (3)针对本构模型的参数辨识问题,编制了本构模型参数反演程序,并根据非排水条件下泥岩三轴试验结果,采用多目标函数优化反分析法获得了泥岩本构模型参数。 (4)在分析软岩与水相互作用机理、不同应力-应变阶段渗透性演化规律以及隧洞围岩渗透性分区的基础上,建立了渗透系数、孔隙度等参数的动态演化方程,导出了岩土介质的渗流.应力动态全耦合模型;基于应力应变.渗透率全过程试验和渗透性工程试验,通过引入损伤的概念,建立了描述岩体破坏过程的渗流-应力-损伤耦合模型;对隧洞围岩裂隙自愈合机理进行了分析,通过引入愈合应力和水化学愈合因子的概念,建立了描述泥岩裂隙自愈合特性的渗透性自愈合模型;基于现场监测的孔隙压力资料,采用有限元优化法反演了泥岩的渗透系数和渗透性演化方程中的待定参数。 (5)根据泥岩的非线性蠕变变形特点,建立了蠕变损伤与蠕应变的关系式,构造了基于Mohr-Coulomb准则的蠕变势,导出了考虑渗流-应力-损伤耦合的非线性蠕变损伤本构模型,采用了显式积分算法编制了uMAT蠕变本构程序;基于近20年的现场监测成果,采用位移反分析法获得了本构模型中的待定参数。 (6)在泥岩力学特性、渗透性、本构模型及长期强度准则等研究成果的基础上,采用数值模拟方法,研究储库围岩孔隙压力分布规律、开挖扰动区的损伤演化过程及渗透性演化规律,对围岩稳定性进行评价,预测试验巷道长期稳定性。

关键词：泥岩修正Mohr-Coulomb准则损伤渗流-应力完全耦合优化反演渗透性演化裂隙自愈合蠕变损伤本构模型围岩稳定性

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P92钢焊接接头IV型蠕变开裂机理及预测方法研究

P92钢焊接接头IV型蠕变开裂机理及预测方法研究

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作者：马崇天津大学

学位级别：博士

超超临界发电机组主蒸汽管道采用P92钢制造,其焊接接头的高温蠕变性能是薄弱环节之一。本文针对P92钢焊接接头中最危险的IV型蠕变开裂,对其开裂机理及蠕变损伤的演化过程及数值计算预测技术进行了深入研究。本文对P92钢焊接接头进行了65... 详细信息

超超临界发电机组主蒸汽管道采用P92钢制造,其焊接接头的高温蠕变性能是薄弱环节之一。本文针对P92钢焊接接头中最危险的IV型蠕变开裂,对其开裂机理及蠕变损伤的演化过程及数值计算预测技术进行了深入研究。本文对P92钢焊接接头进行了650℃和70MPa下的蠕变试验,经7000多小时的蠕变试验后,发生典型的IV型蠕变开裂,并通过显微组织分析和有限元方法分析了IV型开裂机理。显微组织分析表明,P92钢焊接接头的IV型蠕变开裂过程即为细晶区的蠕变损伤过程。在焊接过程中,原先母材中粗大奥氏体晶界上的碳化物没有完全溶解,而是在焊接后形成的细晶区的晶界上析出。在高温蠕变中,细晶区中原来起强化作用的碳化物减少,而晶界上的碳化物长大及在晶界上生成新的粗大碳化物,成为蠕变空穴的形核源,导致细晶区的蠕变性能降低。当晶界上的蠕变空穴长大、聚合及连接后,发生晶界分离,随着分离的晶界不断增加,在原先的奥氏体晶界上形成微裂纹,直至试样发生断裂。采用热处理法制备了P92钢焊接粗晶区和细晶区的模拟组织,并与焊逢金属和母材组织一起,通过单轴蠕变试验获得了接头各微区的蠕变曲线及蠕变参数,建立了描述接头各微区蠕变损伤的改进的K-R方程,并自行编写了具有高计算精度的、与ABAQUS软件接口的用户材料子程序UMAT,实现了对P92钢焊接接头的蠕变损伤的有限元计算。有限元分析结果表明,除了试验应力和细晶区的低蠕变强度,IV型蠕变开裂还与应力再分布和应力三轴度有关。应力再分布对IV型开裂起到一定的阻碍作用,这是因为应力再分布使得细晶区承受的拉应力降低,而与细晶区临近的粗晶区和母材中的拉应力增加。另外,由于低蠕变强度的细晶区被夹在高蠕变强度的粗晶区(焊缝金属)和母材之间,接头在承受拉伸载荷下,会引起细晶区的应力三轴度高于与其临近的粗晶区和母材。高应力三轴度可促进细晶区内蠕变空穴的萌生和长大,从而促进细晶区蠕变损伤的更快发展,而试样中心处较高的应力三轴度也使得试样中心处先出现蠕变损伤,并从试样中心向外表面发展,最终发生蠕变断裂。根据对IV型蠕变开裂机理的研究,提出在焊接前对P92钢管进行多次短时间的正火热处理,尽可能溶解母材奥氏体晶界上的碳化物,可在一定程度上抑制P92钢焊接接头IV型开裂的倾向。

关键词： IV型开裂机理 P92钢蠕变损伤本构模型蠕变损伤模拟预测技术

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