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基于G判据的带缺陷燃气管道的裂纹分形扩展研究
| 论文题名： | 基于G判据的带缺陷燃气管道的裂纹分形扩展研究 |
| 关键词： | 燃气管道;裂纹扩展;分形维数;管道裂纹 |
| 摘要： | 城市燃气管网系统是向城市居民、公共建筑、小工业等各类用户供应燃料和原料的复杂系统，被称之为城市能源的生命线。由于燃气管网输送的是易燃易爆的介质，这使得城市燃气管网的突发灾害事故对城市公共安全的威胁巨大。武汉市在用燃气管道使用年限长，存在严重的老化现象，而且一般都是埋地管道，检测、监测困难，无论新管道还是老的管道，都存在破裂和泄露的危险。管道裂纹的失稳扩展是管道安全失效的最主要的形式之一，裂纹扩展的研究可以防范于未然，对于在用管道的剩余强度和剩余寿命的研究、管网的安全管理都具有重要意义。 本文研究的主要内容是基于裂纹扩展的G判据来研究城市燃气管道裂纹的扩展问题。G 判据用能量平衡观点来研究材料裂纹扩展规律，考察裂纹扩展过程中的能量转化，得到表征裂纹扩展时能量变化的参数，也就是能量释放率G。当材料变形在线弹性范围内，常用能量释放率裂纹扩展判据；当材料已发生弹塑性变形时，常用，积分阻力值作为裂纹扩展判据。在用管材大都是韧性材料，裂纹扩展过程中产生了塑性变形，本文基于J积分试验的基础上，计算了管材20号钢裂纹起裂扩展中的能量释放率G，并与J积分阻力值进行比较，证明了在线弹性范围内G与J的等价性，并用分形维数描述裂纹亚临界扩展阶段断面特征，得出在裂纹亚临界扩展中分形能量释放率，并证明了在弹塑性范围内，考虑断面的分形效应，可以用分形能量释放率G作为表征裂纹亚临界扩展参数。 |
| 作者： | 吴开斌 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 舒安庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉工程大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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