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本文从简化力学模型下的管板-换热管结构出发,通过单轴循环弯矩试验和利用先进非线性随动强化模型的数值模拟对管板-换热管孔口不连续处棘轮效应进行分析讨论,为后续研究提供思路与基础数据积累,研究具有较强的理论意义和工程实用价值。首先利用Instron液压伺服疲劳试验机并配以辅助装置,对单轴循环载荷作用下管板-换热管孔口不连续处的棘轮效应进行了试验研究。试验结果表明,不同工况下简化模型的最大棘轮应变发生位置均为管板-换热管孔口连接管壁中心处。管板-换热管结构在循环正弯矩作用下,即管程侧仅受循环拉应力时,增大正弯矩会较大影响最大棘轮应变发生位置轴向和环向应力,进而表现为其方向初始棘轮应变累积值增大,对该平面剪应力影响不大,表现为应力保持较小数量级内,其棘轮应变可忽略不计;结构棘轮安定速率与结构件所受正弯矩成反比,一定循环次数后棘轮应变率趋于零,表现为安定。管板-换热管结构在正-负循环弯矩作用下,即管程侧受拉-压循环应力时,保持正弯矩不变、增大负弯矩会主要影响轴向和环向应力,进而表现为其方向初始棘轮应变累积值增大显著;对该平面剪应力也有一定程度的影响,表现为应力较小程度增加,棘轮应变增加;结构棘轮安定速率与结构所受负弯矩成反比,一定循环后棘轮应变率趋于零,表现为安定。其次根据S30408奥氏体不锈钢材料的力学性能试验数据,确定了 ABABQUS有限元软件中现有的非线性随动强化循环塑性本构模型参数和基于Armstrong-Frederic模型发展的一系列本构模型的模型参数。在对Chaboche模型参数确定的过程中,依据文献与大量模拟,总结出一种具有一定物理意义的Chaboche模型参数确定方法,即利用有限元软件与数据拟合软件相结合来较为快速确定模型参数。最后根据确定的模型参数,通过ABAQUS对标准拉伸试样的单轴试验以及单轴循环弯曲载荷作用下管板-换热管孔口不连续处的棘轮试验进行了模拟分析,发现各模型均能较好的拟合单向拉伸试验和应变控制下的应力应变循环试验,但对于单轴棘轮试验仅AF-OW-I模型预测较好;而对复杂结构件,四种模型均能准确预测棘轮应变发生位置,但从定量角度出发,四种模型均未能准确预测棘轮应变大小及棘轮安定速率,最终预测结果过于保守。