蠕变算例
粘弹性滞弹性及高温蠕变
剪应力与剪切速度梯度成正比
ddxຫໍສະໝຸດ dxd dt牛顿定律
第十五页，编辑于星期日：一点 三十二分。
绝对速率理论模型
流动速度
u20 eEKSinh22k3T 1
流体粘度
eE kT
20
V0
2kT
kT
0V0
eE kT
第十六页，编辑于星期日：一点 三十二分。
影响粘度的因素
温度 时间
组成
典型的蠕变曲线
第六页，编辑于星期日：一点 三十二分。
加速蠕变阶段。应变率随时间增加，最后到d点断裂
应变与时间成正比 蠕变减速阶段
瞬时发生的和时间没有关系
第七页，编辑于星期日：一点 三十二分。
➢ oa段形变是瞬时发生的和时间没有关系
➢ 第一阶段蠕变ab，蠕变减速阶段 A为常数。
低温时n=1，
；
高温时n=2/3，
• 滞弹性------与时间有关的弹性，即E(t) 。
•
对于蠕变，应力和应变有
Ec(t)=0/(t)
•
对于弛豫，应力和应变有
Er(t)= (t)/ 0
• 也即弹性模量随时间而变化，并不是一个常数。
• 未弛豫模量------测量时间小于松弛时间，随时间的形变还没有机会发生时的弹性模量；
• 弛豫模量------测量的时间大于松弛时间，随时间的形变已发生的弹性模量。
第四页，编辑于星期日：一点 三十二分。
标准线性固体的力学行为
蠕变：施加恒定应力，应变随时间而增加
(b)
驰豫：施加恒定应变，应力随时间而减小
(c) 标准线性固体应力－应变与时间的关系
第五页，编辑于星期日：一点 三十二分。
§1-3 无机材料的高温蠕变 蠕变:当对材料施加恒定应力σ0时，其
蠕变分析实例
图2
坐标轴设置对话框
ห้องสมุดไป่ตู้3
时间为 1000 小时的轴向应力结果显示
ANSYS 显示窗口将显示螺栓的有限元图，如图 1。
图1 五、施加载荷
螺栓有限元模型图
1) 施 加位 移 约束 。选 择 Preprocessor → Loads → Define Loads → Apply → Structural→Displacement→On Nodes 命令, 出现 Apply U, ROT on Nodes 拾取菜单，单击 Pick All 和 OK，在 Lab2 DOFs to be contrained 复选框 中选择 All DOF, 取 VALUE Displacement value 为 0。 2) 施加温度。选择 Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Temperature→Uniform Temp 命令，取 Uniform Temperature 为 900。 六、求解计算 1) 定义分析类型。分析类型为 Static。 2)选择 Solution→Load Step Opts→Solution Ctrl 命令，出现 Nonlinear Solution Control 对话框，使 Solution Control 状态从 ON 变为 OFF，在 Pressure load stiffness 下拉菜单中选择 Program Chosen。 3) 定义求解时间步。选择 Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time and Substps 命令，取 Time at end of load step 为 3600000，取 Number of substeps 为 100，并选中 Stepped, 其余采用默认设置。 4) 求解输出控制。选择 Solution → Load Step Opts → Output Ctrls → Solu Printout 命令，在 Item for printout control 下拉菜单中选择 Basic quantities，并选中 Every Nth substp, 取 N 值为 36000，Component name 为 All entities。 5) 写入数据库和结果文件控制。选择 Solution → Load Step Opts → Output Ctrls→DB/Result Files 命令，在 Item to be controlled 下拉菜单中选 择 Element solution, 并选中 Every Nth substp, 取 N 值为 1，Component name 为 All entities。 6) 选择 Solution→Solve→Current LS 命令，单击 OK, ANSYS 将开始求解计 算，求解结束时，出现 Note 对话框。 七、查看求解结果 1) 轴向应力和时间变化关系曲线显示 ·定义时间-历程变量。选择 TimeHist Postpro→Define Variables 命令，单 击 Add 按钮，选中 by seq no.,单击 OK 按钮，出现单元拾取菜单，在输入栏
蠕变算例——精选推荐
蠕变算例蠕变算例1. 蠕变模型选取ANSYS ⼀共提供了13个蠕变模型，本次计算选⽤蠕变模型为修正的时间强化模型。
2. 岩⽯参数选取（1）材料参数通过试验测出弹性模量E 以及泊松⽐m 。
修正的时间强化模型2341/13/(1)C C C T cr C t e C e s +-=+的参数分别为：10.34799359C =，20.46857235C =，30.6070225C =-，47.0094616C =3. 求解步骤步骤⼀：建⽴计算所需要的模型在这⼀步中，建⽴计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，创建结点和单元。
步骤⼆：定义材料性质（1）选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。
出现“Define Material Model Behavior”对话框，选择Material Model Number 1。
（2）在“Material Models Available”窗⼝，点击“Structural ->Linear->Elastic-> Isotropic”。
出现⼀个对话框。
（3）对杨⽒模量（EX ）键⼊测得的杨⽒模量。
（4）对泊松⽐（NUXY ）键⼊测得的泊松⽐。
（5）单击OK 。
步骤三：定义creep 数据表并输⼊相应值（1）在“Material Models Available ”窗⼝，点击Structural->Nonlinear->Inelastic->Rate Dependent->Creep->Creeponly>Mises Potential>Implicit 选择所需要的蠕变模型。
（2341/13/(1)C C C T cr C t e C e s +-=+为第6个，修正的时间强化模型）（2）在对话框表格中的相应位置输⼊1C ，2C ，3C 以及4C 的值。
火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变测量和计算
火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变测量和计算1.1 测量工具、测量环境及要求1.1.1 测量用的千分尺和红外点温计应有定期校验合格证。
1.1.2 测量用钢带尺带有游标，其精确度至少应为0.02mm，钢带尺用因瓦合金制成（含36％Ni的Fe–Ni合金，0℃～100℃间线膨胀系数接近于0）。
1.1.3 蠕变测量前，应对测量工具和温度计进行校核，确保测量仪器准确可靠。
1.1.4 蠕变测量前，应检查蠕变测点或蠕变测量标记是否受损伤，并应确保测量工具的测量面和测点或测量标记部分管段外表面洁净。
清洁可用棉纱和酒精，但不能用锉刀或砂纸。
1.1.5 蠕变测量时，管壁温度不宜过高，一般不超过50℃。
1.1.6 测量工具的温度应与测量现场的环境温度一致。
当环境温度与测量人员手温相差较大时，应考虑测量人员手温对测量工具的影响。
1.1.7 对管壁和测量工具作温度测量时，温度读数应精确到0.5℃，小于0.5℃应进为0.5℃，大于0.5℃应进为1℃。
1.2 用蠕变测点测量蠕变的方法、要求及测量数据的计算1.2.1 用蠕变测点测量蠕变的方法及要求1.2.1.1当用千分尺弓身温度作修正计算时，蠕变测量前后应在接近20℃的环境中，用标准棒对千分尺的零位进行校正；当用标准棒温度作修正计算时，蠕变测量前后应在测量现场的环境中，用标准棒对千分尺进行零位校正。
按式（1）计算千分尺的零位校正值：221bb B +=（1）式中：B ——千分尺零位校正值；b1 ——测量前千分尺的零位值，mm；b2 ——测量后千分尺的零位值，mm。
1.2.1.2 当|b1–b2|＞0.01mm时，应查明原因，如零位已变动或零位测量有误，则本次所测结果无效，应重新进行测量。
1.2.1.3 蠕变测量时，应保证千分尺测量面与测点头对中。
用力不要过大，应用棘轮转动微分筒，缓慢地使测量面与测点接触。
1.2.1.4 千分尺读数应精确到0.005mm，小于0.0025mm可略去，等于或大于0.0025mm应进为0.005mm；小于0.0075mm应退为0.005mm，等于或大于0.0075mm应进为0.010mm。
软岩蠕变理论及其工程应用
εi/ 10
－3
2 1
图1 Fig.1
泥岩三轴蠕变曲线
Triaxial creep curves of mudstone
试验结果表明： (1) 在各种应力状态下，泥岩的三轴蠕变曲线 都是非线性的，且与时间有关，可表示为 ε i = f (σ i，t ) (1)
2
泥岩三轴蠕变试验结果及分析
地下工程经常遇到的软岩是指强度低、孔隙度
• 14 年
试验时发现，当荷载达到破坏荷载的 12.5%～80% 时就发生蠕变 。在此以后的几十年时间里，许多 研究者相继从各个不同方面进行了岩石流变特性的 研究[2
～21]
行了三轴蠕变试验。试件的轴向压力采用重力杠杆 式加载方式，围压通过三轴压力室采用液压加载方 式，并采用电液比例溢流阀控制的开环系统保持围 压的长期稳定。试件的轴向变形采用千分表测定， 体积变化采用浮动柱塞式体积计测量。试验是在不 同应力状态和应力水平下进行的，即每个试件所受 的等效正应力 σ i 各不相同，从而获得了泥岩在不同 σ i 作用下的三轴蠕变曲线，如图 1 所示[5]。
摘要
地下工程的施工经常遇到软岩。这类岩体抗压强度较低，具有明显的流变特性，蠕变变形量较大，常造成
支护的失稳和破坏。在分析地下工程的稳定性或对地下结构设计时，应充分考虑这一特性，按流变力学理论进行 分析和设计。通过现场取样，采用自行研制的重力杠杆式岩石蠕变试验机，并配备三轴压力室，对泥岩进行了三 轴蠕变试验。试验结果表明，泥岩的蠕变具有非线性。根据试验结果，建立了泥岩的非线性蠕变方程。根据上述 非线性蠕变方程，分析了围岩的应力场和位移场，并对不同支护强度和应力状态下的蠕变变形进行了系统的分析。 理论研究结果表明，控制围岩过量蠕变变形的根本途径是改善围岩应力状态，适当提高锚杆或锚索的初始预应力， 从而为有效控制深部开采时围岩的有害变形提供了理论依据。 关键词 分类号 岩石力学，蠕变，软岩，非线性，应力，位移 TD 313 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)10-1635-05
高温蠕变拉森算法详解
高温蠕变拉森算法详解在工程上，许多结构部件长期运行在高温条件下，如火力发电设备中的汽轮机、锅炉和主蒸汽管道，石油化工系统中的高温高压反应容器和管道，它们除了受到正常的工作应力外，还需承受其它的附加应力以及循环应力和快速较大范围内的温度波动等作用，因此其寿命往往受到蠕变、疲劳和蠕变-疲劳交互作用等多种机制的制约。
疲劳-蠕变交互作用是高温环境下承受循环载荷的设备失效的主要机理，其寿命预测对高温设备的选材、设计和安全评估有十分重大的意义，一直是工程界和学术界比较关心的问题，很多学者提出了相应的寿命预测模型。
本文对常见的寿命估算方法进行简单的介绍。
寿命-时间分数法对于疲劳-蠕变交互作用的寿命估算问题主要采用线性累积损伤法，又叫寿命-时间分数法。
寿命时间分数法认为材料疲劳蠕变交互作用的损伤为疲劳损伤和蠕变损伤的线性累积，如下式所示：其中Nf为疲劳寿命，ni为疲劳循环周次，tr为蠕变破坏时间，t为蠕变保持时间。
该方法将分别计算得到的疲劳损伤量和蠕变损伤量进行简单的相加，得到总的损伤量，计算十分简单，不过需要获得相应温度环境下纯蠕变和纯疲劳的试验数据。
由于该方法没有考虑疲劳和蠕变的交互作用，其计算结果和精度较差。
为了克服不足，提高计算精度，研究人员提出了多种改进形式。
例如谢锡善的修正式如下：Lagneborg提出的修正式如下：上述式子中，n为交互蠕变损伤指数，1/n为交互疲劳损伤指数，A、B为交互作用系数。
两个修正表达式均增加了交互项，可以用来调整累积损伤法的预测结果和实验结果之间误差，极大地提高了预测结果的可靠性。
频率修正法(FM法)及频率分离法(FS法)目前，工程上广泛使用的疲劳-蠕变寿命估算方法大多数都是基于应变控制模式的估算方法。
频率修正法是Coffin提出来的，认为低周疲劳中主要损伤是由塑性应变所引起的，Eckel在此基础上提出以下公式：式中：tf为破坏时间，K为依赖温度的材料常数，ϑ为频率，∆εp为塑性应变范围。
隧道围岩蠕变模型参数计算及变形数值分析
2 分水岭隧道 数值分析
2.1 计算 模 型和相关参 数 分 水 岭 隧 道 洞 口 为 V 级 围 岩，其 余 部 分 为 Ⅳ 级 ，建 立 模 型 左 右 边 界 限 制 水 平自由 度， 下 边 界 限 制 所 有 方 向自由 度， 前 后 面 限 制 纵 向自由度 。 以 壳 单元 （s h e l l）模 拟 喷 射 混 凝 土 初 级 支 护， 锚 索 单 元（c a b l e）模 拟 锚 杆， 锚杆间距为 1.0 m×1.0 m， 长度3 m， 成 梅 花 型布置， 以实体 单元 模 拟 二 次 衬砌。 2.2 静力计算 模 拟 以 摩 尔库伦 定 律 为屈 原则进行 静力 计 算， 隧 道开挖时为 了更 好地 分析 开挖 造 成的围岩 收 敛 情况， 先 将自然 状 态下 的 计 算位 移 清 零， 毛 洞 开 挖 后 通 过 F l a c 3 d自带 f i s h 语言 预 加 6 0 %反方向力， 达 到 地 应 力 释 放4 0 % 效 果， 以模 拟 开 挖 时 的 台阶效 应， 剩 余 6 0 % 地 应 力在初 级支 护 施 加 后 释放。 2.3 围岩 蠕变计算 (1)施 加 初 级支 护后围岩的 蠕 变情况。 图 1为 隧 道 开 挖 后 围 岩 在 3 0 d 内 位 移 变 化 曲 线 图， 第 2 5～3 0 d， 拱 顶 位 移 增 长2.2 m m， 水平方向增 长1.9 m m， 可 以认 为已 经 达 到了 稳 定 状 态， 第 2 5 d竖 向 位 移 达 到 稳 定 值 的 9 7.3 % ， 水 平 位 移 达 到 稳 定 值 的 8 7.1% 。2 5 d 以 后 变 形 速 度 较 慢， 拱 顶 处 为 0.21 m m /d， 周边围岩 收 敛 速度为
4
人工冻土蠕变的数值计算及其模拟
Εαcijr=
3 2
A
CS
Ρ cr B
ij i
-
1 tC -
变本构方程
Εi= A ΡBi tC ,
(8)
式中 A =
3-
B+ 1
2A
0(
T
+ 1) - K , 其他参数同上.
对公式 (8) 中时间求导, 得到人工冻土三轴蠕
变速率公式
Εαi= Εti= A C ΡBi tC- 1.
(9)
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
逆变形且遵循塑性理论发展, 对于三维蠕变问题, 通常将塑性理论推广到蠕变情况.
蠕变量的累积, 即把非线性蠕变计算分段线性化, 计算过程中的计算误差如图 2 所示.
为了反映蠕变过程和应力应变路径有关的特
性, 需要得到蠕变过程中应变张量同应力张量之间
的关系式. 根据 P randtl2R eus 塑性理论, 采用张量
(Ρ3-
Ρ1) 2 ],
(3)
图 1 复杂应力状态下人工冻土典型蠕变曲线 F ig. 1 T yp ical curves of artificially frozen so il under
a com bined stress state
图 1 中纵轴表示应变偏量第二不变量 S 2 及其 对时间的变化率, 横轴表示时间. 当应力偏量第二 不变量 J 2 较小时, 蠕变呈衰减型, 如图 1a 所示, 在 衰减过程中, 变形速率逐渐趋近于零, 蠕变变形收 敛于某一个变形水平. 而当 J 2 超过某一界限值 (通 常称为蠕变门槛值) , 其蠕变呈现非衰减型, 如图
蠕变试验
蠕变试验测定金属材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢的塑性变形现象的一种材料机械性能试验。
温度越高或应力越大，蠕变现象越显著。
蠕变可在单一应力（拉力、压力或扭力），也可在复合应力下发生。
通常的蠕变试验是在单向拉伸条件下进行的。
蠕变极限是试样在规定的温度和规定的时间内产生的蠕变变形量或蠕变速度不超过规定值时的最大恒应力。
它有两种表示方法:①用表示，其中t为试验温度(℃)，τ为试验时间（小时），δ为规定的蠕变变形量（％）。
例如=150兆帕，即表示某一材料在温度为 600℃、试验时间为10万小时、产生蠕变总变形量为 1％时的蠕变极限为150兆帕。
②用符号表示，其中t为试验温度（℃）、v为蠕变第Ⅱ阶段的蠕变速度（％／小时）。
例如=100兆帕，即表示某一材料在温度为700℃、蠕变速度为(1/105)％／小时时的蠕变极限为100兆帕。
拉伸蠕变试验方法是：在某一恒温下，把一组试样分别置于不同恒应力下进行试验，得到一系列蠕变曲线，然后在双对数坐标纸上画出该温度下蠕变速度与应力的关系曲线，由之求出规定蠕变速度下的蠕变极限。
典型的蠕变曲线（见蠕变）可分为4个部分：① Oa为开始加载后所引起的瞬时弹性变形。
如果应力超过材料在该温度下的弹性极限，则Oa由弹性变形Oa′加塑性变形a′a 组成。
② ab为蠕变的第Ⅰ阶段，这一阶段的变形速度随时间而减小。
③ bc为蠕变的第Ⅱ阶段，也称蠕变稳定阶段，这一阶段内的蠕变速度近于常数。
④ cd为蠕变的第Ⅲ阶段，也称蠕变加速阶段，这一阶段内的蠕变速度随时间而增加，最后在d点断裂。
不同材料的蠕变曲线不同，而同一种材料的蠕变曲线也随应力和温度的改变而不同。
蠕变试验的时间，根据零件在高温下的使用寿命而定。
对在高温下长期运行的锅炉、汽轮机等材料，有时要求提供10～20万小时的性能试验数据。
考虑应力历史影响的高填方蠕变沉降计算
为与 -量纲相同的 单 位 时 间"值 为 6(5为 参 考 线 上
有效应力 &nH为 6 bZ)时 的 孔 隙 比" 如 图 4 所 示" 并 按式!4#计算&
[ ] 5
#5$& &%*;6200
%!! /- $/%# -5
!4#
考 虑 应 力 历 史 影 响 的 高 填 方 蠕 变 沉 降 计 算 $$$ 刘 7 林 !等
考虑应力历史影响的高填方蠕变沉降计算!
刘7林7罗7汀7陈7栋7姚仰平
! 北京航空航天大学交通科学与工程学院" 北京7655636#
77摘7要! 蠕变沉降是高填方工后沉降的重要组成部分"对工程实际有较大的影响"研究高填方的工后蠕变沉降 具有重要意义& 试验表明)土的蠕变变形主要受时间和应力历史等因素影响& 基于考虑时间效应的统一硬化模型" 以瞬时正常 压缩线为参考线"建立的可以 同时考虑时 间和 应 力 历 史 影 响 的 高 填 方 一 维 蠕 变 沉 降 计 算 方 法 已 经 经 过 室内试验的验证& 针对该一维蠕变沉降计算方法"描述参数的具体确定方法"进行完整详细的例题计算& 77关键词! 高填方( 应力历史( 工后沉降( 蠕变 77!"#) $%&$’(%) *+,-.+/(%$0%1%%^
)K#"而 )K# 可划分为瞬时压缩 )K 和延时压缩 K#"其
中瞬时压缩 )K 是 指 假 设 有 效 应 力 瞬 间 全 部 施 加 在
土骨架上"是土纯粹在应力作用下产生的变形(延时
压缩 K# 是表示有效应力恒定"土骨架随时间的增长
沥青混合料蠕变试验数据处理与粘弹性计算
( n)
(n ) n
求解模型蠕变柔量 由蠕变柔量的定义:
n- 1
pk s 1 2 Bu rg ers 模型 此模型为四参数流体模型 ( 见图 1( b) ), 其本 构关系可表示为 + p1 式中 p1 =
1
k
J ( t) = L
-1
-1
k= 0 n- 1
( 7) qk s
k
s
k= 0
+ p2 ∀= q1 + q2 ∀ + E2 ,
陈静云
2
1
周长红
1
王哲人
1 , 2
( 1 大 连理工大学土木水利学院 , 大连 116023) ( 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 , 哈尔滨 150090)
摘要: 为了获得沥青混合料粘弹性本构关系 , 并利用这种本构关系进行各种数值计算, 结合贯入 试验中采集到的蠕变数据 , 采用 M a tlab 软件对蠕变柔量进行拟合 , 得到了由广义 M axw ell模型 和 B urgers模型表示的粘弹性参数; 针对 AN SY S 有 限元软件的计 算要求, 推导 了将其转化为 P rony 级数形式的计算公式 . 通过实例计算表明: 四参数 B urgers模型和六参数 M axw ell模型的 拟合相对误差分别小于 0 7 %和 1 3 % , 利用 P rony 级数方法得到的计算结果与理论解误差不大 于 0 001 % . B urgers模型比广义 M axw ell模型更能准确表达沥青混合料的本构关系; P rony 级数 的转化公式方法简单 , 计算精确 . 关键词 : 沥青混合料 ; 蠕变试验; 粘弹性 ; AN SY S; Prony 级数 中图分类号 : U 416 217 文献标识码: A 文章编号 : 1001- 0505( 2007) 06 1091 05
128蠕变3个过程讲解
e3
t1
t2
t
粘性流动示意图
0 e3 t
For polymer d
e2+e3
e1
t1
t2
t
•加力瞬间，键长、键角立即产生形变回复，形变 直线上升
•通过链段运动，构象变化，使形变增大
•分子链之间发生质心位移
（ii）高(滞）弹形变（e2）：
anelastic
聚合物受力时，高分子链通过链段运动产生的形变，形变量比普弹形变 大得多，但不是瞬间完成，形变与时间相关。当外力除去后，高弹形变逐渐回 复。如下图：
e2
t1
t2
t
e2
0
E2
(1 e t / )
高弹形变示意图
Viscose flow
（iii）粘性流动（e3）： 受力时发生分子链的相对位移，外力除去后粘性流动不能回复，是不可 逆形变。
高分子材料蠕变过程包括三个形变过程：
（i）普弹形变（e1）：
聚合物受力时，瞬 时发生的高分子链的键 长、键角变化引起的形 变，形变量较小，服从 虎克定律，当外力除去 时，普弹形变立刻完全 回复。如右图：
e1
t1
t2
t
普弹形变示意图
e1
0
E1
D1 0
High elastic deformation
ABAQUS中如何计算蠕变的流程
ABAQUS中如何计算蠕变的流程.doc为了简化塑料结构蠕变问题的计算(如降低蠕变应变与其他非弹性应变的耦合程度)，可以将该分析问题分成一个静态加载的过程，然后再进行蠕变过程的分析。
1．静态加载过程的计算静态加载过程就是一与时间无关的加载过程，使用ABAQUS/Standard时主要是在中设置，如图1所示。
图1在中可以用于设置静态分析的几何非线性，设置增量步的增长等。
2．蠕变过程的计算在通过步骤1的静态分析后，结构中将产生一个应力场，接下来可以进行蠕变过程的计算。
蠕变过程的计算主要分为两个过程：获得该结构材料的蠕变模型参数和建立蠕变分析步。
1)获得材料的蠕变模型参数目前ABAQUS蠕变模型有三种，分别是Power-law model和Hyperbolic-sine law model。
其中Power-law model有两种形式为Time hardening form和Strain hardening form。
其中Time hardening form形式最为简单，对于简单的蠕变过程（如蠕变过程应力变化范围不太大）是比较适用的，式(1)为其微分形式：m n cr t q A ~=ε(1) 其中crε为等效蠕变应变率，为cr cr εε:32； n q~为等效偏应力； t 为时间。
m n A ,,分别为常数项，用于表征该材料的蠕变特性。
常见的材料蠕变曲线族如图2所示：00.0020.0040.0060.0080.010.012010000000200000003000000040000000timec r e e p s t r a i n10MPa20MPa 30MPa 40MPa图2由于图2中表征的是蠕变应变与时间和等效应力的关系，故必须对公式(1)积分，积分结果见公式(2)：1~1++=m n cr t q mA ε (2) 其中0>n ，10->≥m 。
然后可以用公式（2）拟合图2中的曲线族获得合适的三个参数。
蠕变---高温强度与断裂
1）位错滑移蠕变机理
位错蠕变有加工硬 化和回复软化两种微观 结构变化趋势，其相互 作用的综合结果，主要 取决于位错的变化特征， 并决定了低温、低应力 条件下的蠕变特征。
2）扩散蠕变机理
在高温（扩散很快）、低应力（位错很少）的条件下，应力诱导的空
两种金属材料在不同温度下的拉伸曲线
在高温条件下塑性变形出现较早，碳钢的屈服点 变得不明显，屈服强度难以测定。
强度-温度曲线
抗拉强度σb与温度之间的关系可用σb-T曲线表示。对于大多数碳钢、
CrMoV钢及耐热不锈钢，σb-T曲线的变化大致可以分为三个阶段：在初始
阶段，温度较低，σ 随温度升高明显下降；在中间阶段，σ 缓慢下降；在
5、层错能的影响
研究表明，许多fcc金属的蠕 变速度与层错能有关，可表示为：
s kT
A F
n
DGb
Gb
式中，φ(γF/Gb)是关于层错能的函 数，可由实验得到。
Mohamed和Langdon分析整理了 25种fcc金属的蠕变数据和层错能 数据，得到右图所示的结果。可 见图中直线的斜率约等于3，说明 除少数固溶体外，大部分符合 φ(γF/Gb)=(γF/Gb)3的关系，因而有：
金属材料在蠕变过程中可发生不同形式的断裂，按照 断裂时塑性变形量大小的顺序，可将蠕变断裂分为如下三 个类型：
• 沿晶蠕变断裂 • 穿晶蠕变断裂 • 延缩性断裂
1、沿晶蠕变断裂
沿晶蠕变断裂是常用高温金属材料（如耐热钢、高温合金等）蠕 变断裂的一种主要形式。主要是因为在高温、低应力较长时间作用下， 随着蠕变不断进行，晶界滑动和晶界扩散比较充分，促进了空洞、裂 纹沿晶界形成和发展。
基于欧盟标准的开孔蠕变分析计算
基于欧盟标准的开孔蠕变分析计算曹宇【摘要】高温条件下服役的压力容器设计一直是各国标准所关注的重点之一.常规设计中通常采用10万小时1％蠕变极限及持久极限来进行控制,但该方法对于更长时间服役要求以及高温高应力区蠕变加速的现象没有详细考虑,需要采用定期检查高应力区域厚度来保证.目前,ASME Ⅷ-2-2015以及JB 4732-1995(R2005)中均未直接提及针对性的蠕变分析.主要以EN 13445-3-2015附录B为基础,利用ANSYS软件对压力容器的典型开孔补强结构进行蠕变分析;通过对不同结构参数的开孔进行对比分析,为相似设备提供可用于插值简化计算的表格,并进行了验证性计算,结果表明该方法偏差为10％左右.%The pressure vessels designed under high temperature has always been one of the focus of national standards.Design by rule always used 100000 hours 1％ creep limit and endurance limit to control,but this method did not considered for the longer service requirements and the phenomenon of accelerated creep in high temperature high stress regions,also it needed to check the thickness of the high st ress regions periodic.Currently,ASME Ⅷ-2-2015 and JB 4732-1995 (R2005) did not refer the specific calculation for the creep analysis,this paper is based on the EN 13445-3-2015 appendix B,using ANSYS software to do the creep analysis for the typical opening reinforcement structures.By changing the parameters of the opening structural,some of the simplified calculation tables are obtained for the similar equipment,and by the verification calculation the deviation is 10％.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】9页(P29-37)【关键词】有限元分析;蠕变分析;开孔补强;EN 13445【作者】曹宇【作者单位】上海森松压力容器有限公司,上海201323【正文语种】中文【中图分类】TH121;TB302.3;T-6510 引言高温蠕变条件下的承压设备设计问题在各主要国家的压力容器标准中均有所涉及。
一种估算结构钢室温蠕变的方法
一种估算结构钢室温蠕变的方法引言：在工程结构设计中，结构钢的室温蠕变是一个重要的考虑因素。
室温蠕变是指在常温下，材料受到恒定应力作用时，长时间内发生的变形现象。
室温蠕变对结构的稳定性和安全性具有重要影响。
因此，为了准确估算结构钢室温蠕变，需要采用一种科学有效的方法。
本文将介绍一种常用的估算结构钢室温蠕变的方法。
方法：估算结构钢室温蠕变的方法主要基于经验公式和实验数据。
下面将详细介绍这一方法的步骤：1. 确定结构钢的应力水平：首先需要确定结构钢所受的应力水平。
这可以通过结构设计和工况分析来确定。
常见的应力来源包括自重、荷载、温度变化等。
2. 确定结构钢的材料参数：结构钢的材料参数是估算室温蠕变的关键。
常见的材料参数包括材料的蠕变系数、材料的弹性模量等。
这些参数可以通过实验获得，也可以通过查阅相关文献得到。
3. 计算室温蠕变量：根据经验公式和实验数据，可以得到结构钢在给定应力水平下的室温蠕变量。
这些公式和数据通常是针对不同材料和应力水平而定的。
4. 修正蠕变量：在实际工程中，结构钢的室温蠕变量可能会受到其他因素的影响，如温度、湿度、加载时间等。
因此，需要对估算结果进行修正。
修正方法可以根据实验数据或经验公式进行。
5. 利用估算结果进行结构设计：根据估算得到的室温蠕变量，可以对结构进行进一步的设计和分析。
根据结构的要求和安全系数，可以确定结构的尺寸和材料。
案例分析：为了更好地理解这种估算方法的应用，下面以一个钢桥梁为例进行分析。
确定钢桥梁所受的应力水平。
钢桥梁受到自重、车辆荷载和温度变化等应力来源。
通过分析车流量、荷载标准和气温变化等因素，可以确定应力水平。
然后，确定钢桥梁的材料参数。
钢桥梁通常采用高强度钢材料，其蠕变系数和弹性模量可以通过实验获得或查阅相关资料得到。
接下来，根据经验公式和实验数据，计算钢桥梁在给定应力水平下的室温蠕变量。
这些公式和数据可以根据所选用的钢材和应力水平进行选择。
在得到估算结果后，需要对其进行修正。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MPDATA,EX,1,,2.02e4
MPDATA,PRXY,1,,0.16
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,2.63
TB,CREE,1,1,4,6
TBTEMP,0
TBDATA,,0.34799359,0.46857235,-0.6070225,7.0094616,,
DA,P51X,UX,0
/USER, 1
/VIEW, 1, -0.985803519064 , 0.163757032504E-01, 0.167102537816
/ANG, 1, -46.8285024191
/REPLO
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,3,-2
VSBV, 1,P51X
MSHKEY,0
MSHAPE,1,3d
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , , 3
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
!*
VMESH,_Y1
!*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!*
!*
MPTEMP,,,,,,,,
图1网格划分图
图2 Y方向位移图
图3第一主应力
图4第三主应力
命令流
/PREP7
!*
ET,1,SOLID185
!*
BLOCK,0,10,0,10,0,10,
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
CYL4,5,0,0,0,4,180,10
FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,1
FITEM,2,5
!*
/GODA,ຫໍສະໝຸດ 51X,UX,0ACEL,0,-9.8,0,
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
蠕变算例
1.蠕变模型选取
ANSYS一共提供了13个蠕变模型，本次计算选用蠕变模型为修正的时间强化模型。
2.岩石参数选取
（1）材料参数
通过试验测出弹性模量 以及泊松比 。修正的时间强化模型 的参数分别为：
， ， ，
3.求解步骤
步骤一：建立计算所需要的模型
在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，创建结点和单元。
（3）对杨氏模量（EX）键入测得的杨氏模量。
（4）对泊松比（NUXY）键入测得的泊松比。
（5）单击OK。
步骤三：定义creep数据表并输入相应值
（1）在“Material Models Available”窗口，点击Structural->Nonlinear->Inelastic->Rate Dependent->Creep->Creep only>Mises Potential>Implicit选择所需要的蠕变模型。（ 为第6个，修正的时间强化模型）
步骤二：定义材料性质
（1）选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。出现“Define Material Model Behavior”对话框，选择Material Model Number 1。
（2）在“Material Models Available”窗口，点击“Structural->Linear->Elastic-> Isotropic”。出现一个对话框。
FINISH
/SOL
/VIEW,1,,-1
/ANG,1
/REP,FAST
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,12
FITEM,2,-13
!*
/GO
DA,P51X,ALL,0
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,6
!*
/GO
（2）在对话框表格中的相应位置输入 ， ， 以及 的值。
（2）单击OK。
（4）退出对话框。
步骤四：进入求解器
选择菜单路径Main Menu>Solution
步骤五：加载
根据所给条件，施加适当的约束和载荷。
4.举例说明
假定块体整体尺寸为 ，底部挖半圆形孔洞，孔洞半径为 ，弹性模量取值为 ，泊松比为 ，选用修正的强化模型进行计算。图1为该模型的网格划分图，选用 进行计算分析，图2为Y方向位移图，图3和图4分别是第一、第三主应力图。