过程装备断裂理论与缺陷评定

   
《过程装备断裂理论与缺陷评定》是《过程装备与控制工程丛书》中的一个分册，叙述了压力容器断裂的基本理论，介绍了近年来弹塑性断裂理论的新进展及其应用，介绍了国内外压力容器缺陷评定标准及其发展。《过程装备断裂理论与缺陷评定》可作为过程装备与控制工程专业和相关专业大学本科生的教材，亦可作为研究生参考教材，并可供从事断裂理论与过程装备缺陷评定的研究人员及压力容器研究、设计、制造、管理等工程技术人员参考使用。

   
全书共分7章，包括概论；线弹性断裂理论；弹塑性断裂理论；材料断裂性能及其测试原理；压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算；压力容器缺陷评定标准及其进展；压力容器缺陷评定典例等。全书注重理论与工程实际相结合，阐述理论深入浅出，通俗易懂；书中有例题和习题。

1 概论

1.1 压力容器断裂与断裂力学

1.1.1 压力容器断裂示例

1.1.2 断裂力学与材料力学的差别

1.2 断裂理论的产生与发展

1.3 过程装备断裂理论与缺陷评定内容概述

1.3.1 断裂理论内容概述

1.3.2 断裂性能测试原理

1.3.3 压力容器缺陷评定标准

1.3.4 压力容器缺陷评定实例

 

2 线弹性断裂理论

2.1 裂纹与裂纹扩展的类型

2.1.1 裂纹的类型

2.1.2 裂纹扩展的类型

2.2 裂纹尖端的应力场和位移场

2.2.1 具有中心穿透裂纹的无限大平板受两向均匀拉伸时裂纹尖端的应力场和位移场

2.2.2 具有中心穿透裂纹的无限大平板受单向拉伸时裂纹尖端的应力场和位移场

2.2.3 无限大平板中Ⅱ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场

2.2.4 无限大平板中的Ⅲ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场

2.3 应力强度因子和按应力强度因子建立的断裂判据

2.3.1 应力强度因子

2.3.2 按应力强度因子建立的断裂判据

2.4 塑性区修正与线弹性断裂理论的适用范围

2.4.1 塑性区的形状和尺寸

2.4.2 应力强度因子的塑性区修正方法

2.4.3 线弹性断裂理论的适用范围

2.5 能量理论与能量判据

2.5.1 裂纹驱动力与能量判据

2.5.2 能量释放率Gi与应力强度因子Ki的关系

2.6 复合型裂纹的断裂判据

2.6.1 周向应力理论

2.6.2 应变能密度因子理论

2.6.3 应变能释放率理论

2.6.4 复合型断裂的工程判据

2.7 常见裂纹构件的应力强度因子解

2.7.1 应力强度因子求解方法概述

2.7.2 几种带穿透裂纹构件的应力强度因子Ki的计算

2.7.3 埋藏裂纹应力强度因子Ki的计算

2.7.4 表面裂纹应力强度因子Ki的计算

2.7.5 压力容器中裂纹的应力强度因子Ki的计算

习题

 

3 弹塑性断裂理论

3.1 概述

3.2 COD理论

3.2.1 COD定义

3.2.2 COD判据

3.2.3 两种典型裂纹模型的c0D计算公式

3.2.4 COD设计曲线

3.3 J积分理论

3.3.1 J积分的定义及其守恒性

3.3.2 J主导和J控制裂纹扩展

3.3.3 J积分判据及其有效性分析

3.3.4 两种典型弹塑性断裂问题的积分

3.4 弹塑性断裂分析的工程方法

3.4.1 弹塑性断裂分析工程方法基本技术

3.4.2 常见含裂纹构件的弹塑性解

3.4.3 失效评定图

习题

 

4 材料断裂性能及其测试原理

4.1 平面应变断裂韧性KIc及其测试

4.1.1 测试KIc的基本原理

4.1.2 KIc测试中对试样尺寸的要求

4.1.3 临界载荷Pc的确定

4.1.4 KQ有效性判据

4.1.5 断裂韧性KIc测试的基本过程

4.2 J积分临界值JIc的测试

4.2.1 测试JIc的基本原理

4.2.2 临界点的确定

4.2.3 测试JIc的基本过程

4.2.4 JIc与δc、KIc的关系

4.3 裂纹扩展阻力曲线及其测试

4.3.1 阻力曲线概念

4.3.2 阻力曲线应用及测试标准简述

4.3.3 JR曲线测定方法综述

4.3.4 曲线测试中试样的几何形状和尺寸要求

 

5 压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算

5.1 概述

5.1.1 压力容器中的疲劳问题

5.1.2 交变应力的循环特征

5.1.3 含裂纹构件的疲劳设计——破损安全设计法

5.2 疲劳裂纹的扩展规律与寿命计算

5.2.1 疲劳裂纹的扩展过程

5.2.2 疲劳裂纹扩展的门槛值

5.2.3 疲劳裂纹的亚临界扩展速率及寿命估算

5.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素

5.3.1 平均应力对da／dN的影响

5.3.2 过载峰对da／dN的影响

5.3.3 加载频率对da／dN的影响

5.3.4 温度对da／dN的影响

5.4 腐蚀疲劳

5.4.1 应力腐蚀开裂

5.4.2 腐蚀疲劳

5.5 统计学方法在疲劳性能测试中的应用

5.5.1 小二乘法及其在疲劳性能测试中的应用

5.5.2 裂纹形成和扩展的损伤当量计算

习题

 

6 压力容器缺陷评定标准及其进展

6.1 压力容器缺陷评定技术进展

6.1.1 概述

6.1.2 压力容器缺陷评定技术的新进展

6.2 以线弹性断裂理论为基础的缺陷评定标准

6.2.1 美国ASME规范第Ⅲ卷附录G

6.2.2 美国ASME规范第Ⅺ卷附录A

6.3 以COD理论为依据的标准

6.3.1 国际焊接学会IIW—X—749—74标准

6.3.2 英国BSIPD6493—1976标准

6.3.3 日本WES2805—1980标准

6.3.4 联邦德国CVS2401—1标准

6.3.5 中国CvDA—1984标准

6.4 采用失效评定图技术的标准

6.4.1 英国CEGB老R6标准

6.4.2 美国EPRI的评定规程

6.4.3 英国CEGB新R6标准

6.5 中国压力容器缺陷评定技术的进展

 

7 压力容器缺陷评定典型实例

7.1 中国压力容器典型工程实例

7.2 美国EPRI评定规程应用举例

参考文献