高温蠕变下埋藏多裂纹的干涉行为的研究

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在火电能源、石油化工等行业中,高温下工作的部件结构中,裂纹通常不是单独存在的,成对或组合存在的情况时有发生。相邻的多个埋藏裂纹会发生干涉效应甚至合并将加速裂纹的扩展并大大缩短部件的使用寿命。本文以受拉伸载荷和弯矩载荷作用双椭圆埋藏蠕变裂纹为研究对象,分析在高温蠕变条件下的多裂纹干涉效应与裂纹几何特征、材料属性等影响因素的关系(如裂纹形状a/c,裂纹相对深度a/t,裂纹间相对距离s/c和蠕变指数n),并考核了现有的合并准则在高温蠕变机制下的适用性。结果表明,由于多裂纹的干涉效应,多裂纹共存下裂尖断裂参量C*和蠕变干涉因子在裂纹前沿不对称分布。蠕变机制下的多裂纹干涉作用总是大于线弹性机制下的干涉作用。随着裂纹相对深度和蠕变指数的增加以及裂纹间相对距离的减小,蠕变干涉因子大大增强。但是埋藏裂纹形状从椭圆形变为圆形,蠕变干涉因子仅有10%的变化。此外利用裂纹前沿各位置C*的平均值确定的平均蠕变干涉因子可以更好地表示在拉伸载荷和弯矩载荷下的多裂纹的干涉作用。本文还提出了一种综合考虑裂纹几何特征和材料属性影响的高温埋藏裂纹多裂纹干涉效应经验公式(?),并且提出的新合并准则,其中发生干涉作用的多裂纹,将由平均蠕变干涉因子确定尺寸的单裂纹代替2c=γCreepa*max(2c 1,2c 2)。
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