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1　概论1

1.1 压力容器断裂与断裂力学1

1.1.1 压力容器断裂示例1

1.1.2 断裂力学与材料力学的差别3

1.2 断裂理论的产生与发展5

1.3 过程装备断裂理论与缺陷评定内容概述6

1.3.1 断裂理论内容概述6

1.3.2 断裂性能测试原理8

1.3.3 压力容器缺陷评定标准9

1.3.4 压力容器缺陷评定实例9

2　线弹性断裂理论10

2.1 裂纹与裂纹扩展的类型10

2.1.1 裂纹的类型10

2.1.2　裂纹扩展的类型10

2.2 裂纹尖端的应力场和位移场11

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12

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12

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13

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14

2.3 应力强度因子和按应力强度因子建立的断裂判据14

2.3.1 应力强度因子14

2.3.2 按应力强度因子建立的断裂判据15

2.4 塑性区修正与线弹性断裂理论的适用范围17

2.4.1 塑性区的形状和尺寸17

2.4.2 应力强度因子的塑性区修正方法20

2.4.3 线弹性断裂理论的适用范围21

2.5 能量理论与能量判据23

2.5.1 裂纹驱动力与能量判据23

2.5.2 能量释放率GI与应力强度因子KI的关系24

2.6.1 最大周向应力理论26

2.6 复合型裂纹的断裂判据26

2.6.2 应变能密度因子理论28

2.6.3 最大应变能释放率理论29

2.6.4 复合型断裂的工程判据30

2.7 常见裂纹构件的应力强度因子解33

2.7.1 应力强度因子求解方法概述34

2.7.2 几种带穿透裂纹构件的应力强度因子KI的计算35

2.7.3 埋藏裂纹应力强度因子KI的计算44

2.7.4 表面裂纹应力强度因子KI的计算46

2.7.5 压力容器中裂纹的应力强度因子KI的计算47

习题50

3　弹塑性断裂理论52

3.1 概述52

3.2.1 COD定义53

3.2 COD理论53

3.2.2 COD判据54

3.2.3 两种典型裂纹模型的COD计算公式54

3.2.4 COD设计曲线62

3.3 J积分理论64

3.3.1 J积分的定义及其守恒性65

3.3.2 J主导和J控制裂纹扩展68

3.3.3 J积分判据及其有效性分析71

3.3.4 两种典型弹塑性断裂问题的积分72

3.4 弹塑性断裂分析的工程方法74

3.4.1 弹塑性断裂分析工程方法基本技术75

3.4.2 常见含裂纹构件的弹塑性解78

3.4.3 失效评定图91

习题94

4.1.1 测试KIc的基本原理96

4 材料断裂性能及其测试原理96

4.1 平面应变断裂韧性KIc及其测试96

4.1.2 KIc测试中对试样尺寸的要求97

4.1.3 临界载荷Pc的确定98

4.1.4 KQ有效性判据100

4.1.5 断裂韧性KIc测试的基本过程100

4.2 J积分临界值JIc的测试103

4.2.1 测试JIc的基本原理103

4.2.2 临界点的确定105

4.2.3 测试JIc的基本过程105

4.2.4 JIc与δc、KIc的关系106

4.3 裂纹扩展阻力曲线及其测试106

4.3.1 阻力曲线概念106

4.3.2 阻力曲线应用及测试标准简述109

4.3.3 JR曲线测定方法综述110

4.3.4 曲线测试中试样的几何形状和尺寸要求111

5 压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算114

5.1 概述114

5.1.1 压力容器中的疲劳问题114

5.1.2 交变应力的循环特征114

5.1.3 含裂纹构件的疲劳设计——破损安全设计法115

5.2 疲劳裂纹的扩展规律与寿命计算116

5.2.1 疲劳裂纹的扩展过程116

5.2.2 疲劳裂纹扩展的门槛值118

5.2.3 疲劳裂纹的亚临界扩展速率及寿命估算119

5.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素125

5.3.1 平均应力对da/dN的影响126

5.3.2 过载峰对da/dN的影响128

5.3.3 加载频率对da/dN的影响131

5.3.4 温度对da/dN的影响132

5.4.1 应力腐蚀开裂133

5.4 腐蚀疲劳133

5.4.2 腐蚀疲劳135

5.5 统计学方法在疲劳性能测试中的应用137

5.5.1 最小二乘法及其在疲劳性能测试中的应用138

5.5.2 裂纹形成和扩展的损伤当量计算140

习题144

6 压力容器缺陷评定标准及其进展145

6.1 压力容器缺陷评定技术进展145

6.1.1 概述145

6.1.2 压力容器缺陷评定技术的新进展146

6.2 以线弹性断裂理论为基础的缺陷评定标准147

6.2.1 美国ASME规范第Ⅲ卷附录G147

6.2.2 美国ASME规范第Ⅺ卷附录A149

6.3.1 国际焊接学会IIW-X-749—74标准153

6.3 以COD理论为依据的标准153

6.3.2 英国BSI PD 6493—1976标准156

6.3.3 日本WES 2805—1980标准156

6.3.4 联邦德国DVS 2401-1标准158

6.3.5 中国CVDA—1984标准159

6.4 采用失效评定图技术的标准171

6.4.1 英国CEGB老R6标准171

6.4.2 美国EPRI的评定规程172

6.4.3 英国CEGB新R6标准176

6.5 中国压力容器缺陷评定技术的进展190

7 压力容器缺陷评定典型实例192

7.1 中国压力容器典型工程实例193

7.2 美国EPRI评定规程应用举例200

参考文献206