天津科技 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (06): 33-36.doi: 10.14099/j.cnki.tjkj.2024.06.014

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基于有限元方法的压力容器弹塑性断裂问题研究

赵鹏, 罗惠龙, 潘海林   

  1. 云南省特种设备安全检测研究院
  • 发布日期:2025-01-17

  • Published:2025-01-17

摘要: 研究压力容器外表面弹塑性断裂问题对于确保容器安全运行和延长容器的使用寿命具有重要意义。以有限元方法与弹塑性断裂理论为基础,采用三维J-积分方法,解决压力容器中普遍存在的外表面轴向半椭圆裂纹Ι型弹塑性断裂问题。结果显示,三维J-积分随着裂纹角度的增大而增加,随着积分区域的增大而降低。当内压增加到15 MPa时,半径为0.2 a与0.4 a(a为裂纹深度)的积分区域1与2的计算结果在裂纹角度为15°处存在一定波动。同时可以看到,在裂纹角度较小且靠近外表面的位置,不同积分区域的结果差异较大;而在裂纹角度较大的位置,不同积分区域的结果相差不大。这说明三维J-积分具有较好的路径独立性,可为压力容器的防弹塑性断裂设计、材料选择、断裂预测和修复提供科学依据。

关键词: 有限元, 压力容器, 弹塑性断裂, 三维, J-积分

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