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超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法

作者：汪志福,秦宗川,张羽,等. 日期：2024-06-27/span> 浏览：43 查看PDF文档

超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法*

汪志福1,秦宗川1,张羽2,牛铮1,范海俊1,戴兴旺1

(1.合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,安徽合肥 230031;

2.河南中原特钢装备制造有限公司,河南济源 459000)

摘要:由于超高压容器开孔处的应力梯度变化很大,通常由最小二乘法拟合的三次多项式往往与实际的应力分布之间存在较大偏差。针对这一问题,提出了一种分段插值求解的计算方法。首先,基于应力强度因子及通用权函数的理论,推导出了常数插值、线性插值、二次插值求解的计算公式;其次,结合工程实例,基于无裂纹体的弹性应力分析,对比分析了常规最小二乘法与常数插值、线性插值、二次插值的应力分布表征精度及应力强度因子计算结果,确定了线性插值和二次插值方法的可靠性;然后,分析了数据采集量对线性插值和二次插值计算结果的影响,确定了线性插值方法的实用性;最后,对线性插值与有限元分析的计算结果进行了分析验证。研究结果表明:应力分布表征精度为“最小二乘法＜常数插值＜线性插值＜二次插值”,计算结果相对误差约为15%;随着采集数据量的增加,采用线性插值方法的计算结果能较快收敛,更适合于工程计算;线性插值与有限元法的计算结果高度一致,证明了线性插值计算的可靠性。

关键词:超高压容器开孔处;应力强度因子;通用权函数;分段插值求解计算方法;裂纹最深点处;线性插值计算方法

中图分类号:TH49文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)06-1109-07

本文引用格式:

汪志福,秦宗川,张羽,等.超高压容器开孔处裂纹最深点处应力强度因子的计算方法［J］.机电工程,2024,41(6):1109-1115.

WANG Zhifu, QIN Zongchuan, ZHANG Yu, et al. Calculation method of stress intensity factor at deepest point of crack at opening of ultra-high-pressure vessel［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(6):1109-1115.