| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第一章 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 研究目的及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.2.1 管道断裂国内外研究现状 | 第10-11页 |
| 1.2.2 管道疲劳断裂国内外研究现状 | 第11页 |
| 1.2.3 管道焊接国内外研究现状 | 第11-12页 |
| 1.2.4 焊接热影响区裂纹扩展国内外研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 研究内容及方法 | 第13-14页 |
| 1.4 技术路线 | 第14页 |
| 1.5 本文创新点 | 第14-15页 |
| 第二章 断裂力学及有限元计算相关理论 | 第15-30页 |
| 2.1 断裂力学理论分析 | 第15-23页 |
| 2.1.1 裂纹的基本类型 | 第15页 |
| 2.1.2 裂尖场 | 第15-17页 |
| 2.1.3 最大能量释放率理论 | 第17-19页 |
| 2.1.4 管道裂纹的应力强度因子 | 第19-21页 |
| 2.1.5 断裂分析的J积分判据 | 第21-22页 |
| 2.1.6 裂尖奇异单元 | 第22-23页 |
| 2.2 XFEM裂纹扩展模拟方法及参数设置 | 第23-26页 |
| 2.2.1 节点扩展函数简介 | 第23-24页 |
| 2.2.2 裂纹损伤初始准则 | 第24-25页 |
| 2.2.3 损伤演化及等效应变能释放率计算 | 第25-26页 |
| 2.3 ABAQUS裂纹扩展算例 | 第26-28页 |
| 2.3.1 应力强度因子计算 | 第26-27页 |
| 2.3.2 裂纹扩展计算 | 第27-28页 |
| 2.4 Python二次开发裂纹扩展计算 | 第28-29页 |
| 2.5 本章小结 | 第29-30页 |
| 第三章 压力管道裂纹扩展数值分析 | 第30-49页 |
| 3.1 管道有限元模型材料参数 | 第30-31页 |
| 3.2 管道裂纹断裂韧性参数模拟计算 | 第31-35页 |
| 3.2.1 管道表面裂纹应力强度因子及J积分计算 | 第31-32页 |
| 3.2.2 管道表面裂纹应力强度因子及J积分变化规律 | 第32-34页 |
| 3.2.3 穿透裂纹应力强度因子计算 | 第34-35页 |
| 3.3 不同敏感参数下管道裂纹扩展分析 | 第35-40页 |
| 3.3.1 不同壁厚下穿透裂纹扩展规律 | 第36页 |
| 3.3.2 不同长度穿透裂纹扩展规律 | 第36-37页 |
| 3.3.3 管道表面裂纹扩展规律 | 第37-40页 |
| 3.4 疲劳载荷下管道裂纹扩展分析 | 第40-47页 |
| 3.4.1 疲劳裂纹扩展公式推导及编程计算 | 第40-42页 |
| 3.4.2 压力管道疲劳裂纹数值模拟实验验证 | 第42-44页 |
| 3.4.3 不同壁厚下含裂纹管道疲劳寿命变化规律 | 第44-45页 |
| 3.4.4 含不同长度裂纹管道疲劳寿命变化规律 | 第45-46页 |
| 3.4.5 含不同深度裂纹管道疲劳寿命变化规律 | 第46页 |
| 3.4.6 不同应力比下含裂纹管道疲劳寿命变化规律 | 第46-47页 |
| 3.5 本章小结 | 第47-49页 |
| 第四章 焊接残余应力数值模拟分析 | 第49-66页 |
| 4.1 焊接热源的分类 | 第49-52页 |
| 4.2 焊接数值模拟理论及应用 | 第52-54页 |
| 4.2.1 焊接数值模拟热传导理论 | 第52-53页 |
| 4.2.2 弹塑性热应力分析基本原理 | 第53-54页 |
| 4.3 焊接仿真在ABAQUS中的实现 | 第54-56页 |
| 4.3.1 单元的选择和网格划分 | 第54页 |
| 4.3.2 焊接移动热源的模拟 | 第54-55页 |
| 4.3.3 材料热物理性能及力学参数 | 第55页 |
| 4.3.4 边界条件的处理 | 第55页 |
| 4.3.5 ABAQUS焊接模拟流程 | 第55-56页 |
| 4.4 焊接数值模拟实验验证 | 第56-58页 |
| 4.5 管道焊接数值模拟 | 第58-63页 |
| 4.5.1 管道焊接模型建立 | 第58-59页 |
| 4.5.2 管道焊接过程分析 | 第59-61页 |
| 4.5.3 焊接残余应力分析 | 第61-63页 |
| 4.6 管道焊后热处理分析 | 第63-65页 |
| 4.7 本章小结 | 第65-66页 |
| 第五章 焊接残余应力下裂纹扩展研究 | 第66-76页 |
| 5.1 焊接残余应力对贯穿裂纹扩展影响分析 | 第66-69页 |
| 5.1.1 焊接残余应力场下穿透裂纹应力强度因子分析 | 第66-68页 |
| 5.1.2 焊接残余应力下穿透裂纹扩展分析 | 第68-69页 |
| 5.2 焊接残余应力对表面裂纹扩展的影响 | 第69-71页 |
| 5.2.1 焊接残余应力下表面裂纹应力强度因子分析 | 第69页 |
| 5.2.2 焊接残余应力场下表面裂纹扩展分析 | 第69-70页 |
| 5.2.3 外载荷作用下残余应力的重分布分析 | 第70-71页 |
| 5.3 疲劳载荷下焊接热影响区裂纹扩展研究 | 第71-75页 |
| 5.3.1 焊接残余应力场下疲劳裂纹扩展研究 | 第72-73页 |
| 5.3.2 裂纹长度对疲劳寿命的影响 | 第73-74页 |
| 5.3.3 应力比对疲劳寿命的影响 | 第74页 |
| 5.3.4 裂纹深度对疲劳寿命的影响 | 第74-75页 |
| 5.4 本章小结 | 第75-76页 |
| 第六章 焊接热影响区含裂纹管道极限载荷分析 | 第76-84页 |
| 6.1 完好压力管道极限内压分析 | 第76-77页 |
| 6.2 塑性极限承载判定准则 | 第77-79页 |
| 6.2.1 ASME B31G标准 | 第78-79页 |
| 6.2.2 DNV RP-F101标准 | 第79页 |
| 6.2.3 PCORRC方法 | 第79页 |
| 6.3 焊接残余应力场下含裂纹缺陷管道的极限载荷分析 | 第79-81页 |
| 6.3.1 不同裂纹深度对极限载荷的影响 | 第79-80页 |
| 6.3.2 不同裂纹长度对极限载荷的影响 | 第80-81页 |
| 6.4 焊接残余应力场下含裂纹管道的极限载荷公式拟合 | 第81-83页 |
| 6.5 本章小结 | 第83-84页 |
| 第七章 结论与展望 | 第84-86页 |
| 7.1 结论 | 第84-85页 |
| 7.2 展望 | 第85-86页 |
| 致谢 | 第86-87页 |
| 参考文献 | 第87-91页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 | 第91页 |
