ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДИК РОЗРАХУНКУ J-ІНТЕГРАЛУ ДЛЯ ТРУБИ З НАСКРІЗНОЮ ПОПЕРЕЧНОЮ ТРІЩИНОЮ ПРИ КОМБІНОВАНОМУ НАВАНТАЖЕННІ СИЛОЮ, МОМЕНТОМ І ТИСКОМ. ЧАСТИНА:II
DOI:
https://doi.org/10.20535/2305-9001.2012.65.33909Ключові слова:
труба із наскрізною коловою тріщиною, течія перед руйнуванням, граничний стан, залишкові напруження, J-інтеграл.Анотація
Розглянуто граничні стани труб із наскрізною коловою тріщиною різних розмірів та співвідношень середнього радіуса до товщини її стінки при дії комбінованого навантаження тиском, силою та поперечним моментом, що відповідає практичним потребам підприємств енергетичного профілю. Розкрита еволюція методів розрахунку пружно-пластичного руйнування труби із тріщиною перед руйнуванням. Приведено класифікацію методів визначення граничного стану труб із тріщинами. Дано обґрунтований аналіз існуючих методик визначення J-інтегралу та рефересних напружень, виділені суттєві переваги одних методів над іншими. В чисельних розв’язках задач механіки руйнування для труб із наскрізною коловою тріщиною в умовах граничного навантаження застосовано програмний комплекс Abaqus v.6.10 за ліцензією Фрайбурського університету. Приведено результати розрахунків J-інтегралу для двох типів труб із наскрізними тріщинами за 12-ма різними методиками, що застосовуються у провідних країнах світу. Приведені в статті дані отримано для граничного стану труби при однофакторному навантаженні згинаючим моментом, а також при одночасній дії внутрішнього тиску і згинаючого моменту.Посилання
1. Zahoor A, Kanninen MF. A plastic fracture mechanics prediction of fracture instability in a circumferential cracked pipe in bending, Part I: J-integral analysis. J Press Vessel Technol 1981; 103:352-8
2. Rice JR, Paric PC, Merkel JG. Progress in flaw grown and fracture toughness testing. ASTM STP 1973;536:231-45.
3. Paris PC, Tada H. The application of fracture-proof design methods using tearing-instability theory to nuclear piping postulating circumferential through-wall cracks. NUREG/CR-3464; 1983.
4. Klecker R, Brust F, Wilkowski GM. NRC leak-before-break (LBB.NRC) analysis method for circumferentially through-wall cracked pipes under axial plus bending loads. NUREG/CR-4572;1986.
5. Brust FW. Approximate methods for fracture analysis of through-wall cracked pipes. NUREG/CR-4853; 1987
6. Kumar V, German MD, Wilkening WW, Andrews WR, deLorenzi HG, Mowbray DF. Advances in elastic-plastic fracture analysis. EPRI NP-3607; 1984.
7. Kumar V, German MD, Shih CF. An engineering approach for elastic–plastic fracture analysis. EPRI NP-1931; 1981.
8. Kumar V, German MD. Elastic–plastic fracture analysis of through-wall and surface flaws in cylinders. EPRI NP-5596; 1989
9. Zerbst U, Shödel M, Webster S, Ainsworth R. Fitness-for-Service Fracture Assessment of Structures Containing Cracks. 2007, 295 p.
10. Paris P.C. and H. Tada, The application of Fracture Proof Design Methods Using Tearing Instability Theory to Nuclear Piping Postulating Circumferential Through Wall Cracks, NUREG/CR-3464, September 1983
11. R. Klecker, F.W. Brust and G. Wilkowski, NRC Leak-Before-Break (LBB.NRC) Analysis Method for Circumferentially Through-Wall Cracked Pipes Under Axial Plus Bending Loads, NUREG/CR-4572, May 1986.
12. Takahahi Y. Evaluation of leak-before-break assessment methodology for pipes with a circumferential through-wall crack part I: stress intensity factor and limit load solution. Int J Press Vessel Piping 2002; 79(6):385–92.
13. Lacire MH, Chapuliot S, Marie S. Stress intensity factors of through wall cracks in plates and tubes with circumferential cracks. ASME PVP 1999;388:13-21.
14. Rahman S. Probabilistic fracture analysis of cracked pipes with circumferential flaws. Int J Pres Ves Pip 1997;70:223-36.
15. J. Foxen, S. Rahman. Elastic-plastic analysis of small cracks in tubes under internal pressure and bending. Nuclear Engineering and Design 1999; 75-87:197
16. Laham Al. Stress Intensity Factor and Limit Load Handbook. British Energy Generation Ltd. 1998
17. Takahashi Y. Evaluation of leak-before-break assessment methodology for pipes with a circumferential through-wall crack. Part II: Jintegral estimation. Int J Press Vessel Piping 2002;79(6):393-402.
18. American Petroleum Institute API 579, Recommended Practice for Fitness for Service.
19. ABAQUS version 6.10 User’s manual. RI: Hibbitt, Karlsson & Sorencen Inc.2010
20. W. Brocks and I. Scheider. Numerical Aspects of the Path-Dependence of the J-Integral in Incremental Plasticity . Technical Note GKSS/WMS/01/08
21. Ainsworth R.A. The assessment of defects in structures of strain hardening material. Engng Fract. Mech, 1984, V.19, P. 633- 642
22. Laham Al. Stress Intensity Factor and Limit Load Handbook. British Energy Generation Ltd. 1998
23. Lacire MH, Chapuliot S, Marie S/ Stress intensity factors of through wall cracks in plates and tubes with circumferential
cracks. ASME PVP 1999;388:13-21.
24. Kryshchuk M., Oorynyak A. Journal the National technical university of Ukraine “KPI”. Series of engineering, 2012, no.64, p.76-81
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
