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第一章 概论1

第一节 压力容器的断裂1

一、锅炉与压力容器断裂典型实例1

二、断裂力学与材料力学的差别4

第二节 断裂理论的产生与发展5

第三节 压力容器断裂理论与缺陷评定内容概述7

一、断裂理论内容概述7

二、断裂性能测试9

三、压力容器缺陷评定标准9

四、压力容器缺陷评定实例9

第二章 压力容器的脆断理论10

第一节 裂纹与裂纹扩展的类型10

一、裂纹的类型10

二、裂纹扩展的类型11

第二节 裂纹尖端的应力场和位移场12

一、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

二、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13

三、无限大平板中Ⅱ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场14

四、无限大平板中Ⅲ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场14

第三节 应力强度因子按应力强度因子建立的断裂判据15

一、应力强度因子15

二、按应力强度因子建立的断裂判据16

第四节 塑性区修正与线弹性断裂理论的适用范围18

一、塑性区的形状和尺寸18

二、应力强度因子的塑性区修正方法21

三、线弹性断裂理论的适用范围23

第五节 能量理论与能量判据24

一、裂纹驱动力与能量判据25

二、能量释放率G1与应力强度因子K1的关系26

第六节 复合型裂纹的断裂判据27

一、最大周向应力理论28

二、应变能密度因子理论30

三、最大应变能释放率理论31

四、复合型断裂的工程判据32

第七节 常见裂纹构件的应力强度因子解36

一、应力强度因子求解方法概述36

二、几种带穿透裂纹构件的应力强度因子K1的计算38

三、埋藏裂纹应力强度因子K1的计算47

四、表面裂纹应力强度因子K1的计算49

五、压力容器中裂纹的应力强度因子K1的计算50

习题53

第三章 弹塑性断裂理论55

第一节 概述55

第二节 COD理论56

一、COD定义56

二、COD判据57

三、两种典型裂纹模型的COD计算公式58

四、COD设计曲线66

第三节 J积分理论69

一、J积分的定义及其守恒性69

二、J主导和J控制裂纹扩展72

三、J积分判据及其有效性分析75

四、两种典型弹塑性断裂问题的J积分76

习题79

第四章 材料断裂性能及其测试81

第一节 平面应变断裂韧性KIc及其测试81

一、测试KIc的基本原理81

二、KIc测试中对试样尺寸的要求82

三、临界载荷Pc的确定83

四、KQ有效性判据85

五、断裂韧性KIc测试的基本过程86

第二节 裂纹尖端张开位移临界值δc的测试88

一、测试δc的基本原理88

二、测试δc的基本过程95

三、δc测试中有关问题的讨论97

第三节 J积分临界值JIc的测量98

一、测试JIc的基本原理99

二、临界点的确定101

三、测试JIc的基本过程101

第四节 裂纹扩展阻力曲线及其测试102

一、阻力曲线概念102

二、阻力曲线应用及测试标准简述105

三、JR曲线测定方法综述106

四、JR曲线测试中试样的几何形状和尺寸要求107

五、JR曲线测试要点110

第五章 弹塑性断裂分析的工程方法117

第一节 概述117

第二节 弹塑性断裂分析工程方法基本技术118

一、弹塑性估算方法118

二、全塑性解119

三、用工程方法进行断裂分析119

第三节 常见含裂纹构件的弹塑性解120

一、三点弯曲单边开裂平板(三点弯曲试件)121

二、紧凑拉伸试样123

三、受拉伸的中心裂纹板条124

四、受均匀拉伸的单边切口试样126

五、双边切口试件128

六、含轴向裂纹的内压圆筒129

七、含周向裂纹的圆筒131

第四节 裂纹驱动力图及其应用134

一、紧凑拉伸试件裂纹驱动力图135

二、受拉伸的含周向裂纹圆筒的裂纹驱动力图138

三、裂纹驱动力图的其它应用138

第五节 稳定性评定图140

第六节 失效评定图143

一、以COD理论为依据的失效评定图144

二、以J积分理论为基础的失效评定图145

第六章 压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算149

第一节 概述149

一、压力容器中的疲劳问题149

二、交变应力的循环特性149

三、含裂纹构件的疲劳设计--破损安全设计法150

第二节 疲劳裂纹的扩展规律与寿命估算151

一、疲劳裂纹的扩展过程151

二、疲劳裂纹扩展的门槛值152

三、疲劳裂纹的亚临界扩展速率及寿命估算153

第三节 影响疲劳裂纹扩展速率的因素160

一、平均应力对da/dN的影响160

二、过载峰对da/dN的影响163

三、加载频率对da/dN的影响165

四、温度对da/dN的影响166

第四节 腐蚀疲劳167

一、应力腐蚀开裂167

二、腐蚀疲劳169

习题172

第七章 压力容器缺陷评定标准及其进展173

第一节 压力容器缺陷评定技术进展173

一、概述173

二、压力容器缺陷评定技术的新进展174

第二节 以线弹性断裂理论为基础的标准175

一、美国ASME规范第Ⅲ卷附录G175

二、美国ASME规范第Ⅺ卷附录A178

第三节 以COD理论为依据的标准182

一、国际焊接学会IIW-X-749-74标准182

二、英国BSI PD 6493-1976标准185

三、日本WES 2805-1980标准185

四、德国DVS 2401-1标准187

五、中国CVDA-1984标准188

第四节 采用失效评定图技术的标准200

一、英国CEGB老R6标准201

二、美国EPRI的评定规程201

三、英国CEGB新R6标准206

第五节 我国压力容器缺陷评定技术的进展222

第八章 压力容器缺陷评定典例225

第一节 我国压力容器典型工程实例226

第二节 美国EPRI评定规程应用举例234

附录Ⅰ 弹性力学的基本方程及两种平面问题241

附录Ⅱ 复变函数的基本知识248

附录Ⅲ 弹性力学平面问题的复变函数表示250

附录Ⅳ 用Westergaard应力函数解平面裂纹问题252

附录Ⅴ 用Muskhelishvili应力函数解平面裂纹问题258

附录Ⅵ 求解弹性平面裂纹问题的边界配位法(Williams法)268

参考文献271