擴展有限元法在含裂紋壓力容器中的應用性研究.pdf

1、壓力容器通常用于石油能源工業(yè)，容器的安全性十分的重要，而船上結(jié)構的壓力容器通常是指船上的冷凝器，一旦發(fā)生泄漏后果不堪設想?，F(xiàn)如今對于在服役壓力容器而言，焊接位置處的一處微小裂紋也可能導致結(jié)構最終整體的破壞，因此通過斷裂力學方法來研究壓力容器的安全性就顯得十分必要。而在對壓力容器進行數(shù)值模擬時，裂紋的奇異特性對傳統(tǒng)有限元法造成了一定的不便，故引入擴展有限元法來彌補壓力容器領域斷裂問題數(shù)值模擬的不足。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹壓

2、力容器以及擴展有限法在國內(nèi)外的研究狀況，斷裂力學方法在應用到壓力容器領域時所存在的一些問題。⑵對斷裂力學理論及方法進行闡述，詳細介紹不同種類的裂紋種類、應力強度因子、裂紋起裂、裂紋擴展等概念，對疲勞裂紋的擴展機理以及裂紋體的剩余壽命計算方法進行了一定的敘述。⑶通過擴展有限元法的基礎理論，分析其不同于傳統(tǒng)有限元法重復劃分裂紋尖端網(wǎng)格的特點，并應用Abaqus平臺實現(xiàn)擴展有限元法的數(shù)值仿真，對三維裂紋體下的貫穿裂紋尖端的應力強度因子進行相關

3、的數(shù)值計算，再根據(jù)應力強度因子手冊查找相關理論解，進行理論驗證，對計算誤差做出適當分析。⑷將擴展有限元法應用到壓力容器結(jié)構之中，在有限元法的基礎上結(jié)合相關設計規(guī)范，計算裂紋緣上不同深度、不同裂紋長時的應力強度因子。此外，通過規(guī)范方法的計算，驗證擴展有限元法的計算精度是否合理，并結(jié)合MATALAB計算含裂紋體的臨界尺寸、剩余壽命等斷裂力學參量。⑸研究共面多裂紋作用下，三維應力場的分布與單獨裂紋作用時的分布的比對，給出裂紋尖端、裂紋前沿的應