含表面裂纹储罐应力强度因子分析

摘要

为防止含缺陷在役储罐发生安全事故、提高其安全性，对含裂纹缺陷储罐不同尺寸和不同位置裂纹的应力强度因子进行研究。以承受内压作用的含表面半椭圆裂纹储罐为研究对象，利用相互作用积分法研究了不同裂纹长度（c）、裂纹深度（a）与储罐厚度（t）比值a/t、裂纹所处位置因素对裂纹尖端应力强度因子最大值K_Ⅰ,max数值的影响。结果表明：裂纹处于筒体位置时，K_Ⅰ,max随着裂纹长度和裂纹深度与储罐厚度比值的增大而增长，且增长速率不固定；裂纹处于椭圆形封头时，K_Ⅰ,max随裂纹面几何中心与椭圆封头中心连线与椭圆封头长轴夹角θ的增大而减小，随裂纹长度的增加而增大；裂纹处于开孔附近高应力区时，K_Ⅰ,max随裂纹长度的变化规律与筒体处一致；当裂纹长度大于裂纹深度时，K_Ⅰ,max出现在裂纹前缘中间部位，反之出现在裂纹前缘两端。研究结果对于在役含缺陷储罐及其他压力容器安全评价以及检验规则的制定具有一定的参考意义。

关键词

断裂力学 / 应力强度因子 / 有限元分析 / 压力储罐 / 表面半椭圆裂纹

基金资助

国家重点研发计划(2020YFB1506205)