过程装备与控制工程丛书过程装备断裂理论与缺陷评定李志安张建伟吴剑华主编本书是《过程装备与控制工程丛书》中的一个分册,叙述了压力容器断裂的基本理论,介绍了近年来弹塑性断裂理论的新进展及其应用,介绍了国内外压力容器缺陷评定标准及其发展。 全书共分7章,包括:概论;线弹性断裂理论;弹塑性断裂理论;材料断裂性能及其测试原理;压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算;压力容器缺陷评定标准及其进展;压力容器缺陷评定典例等。全书注重理论与工程实际相结合,阐述理论深入浅出,通俗易懂;书中有例题和习题。 本书可作为过程装备与控制工程专业和相关专业大学本科生的教材,亦可作为研究生参考教材,并可供从事断裂理论与过程装备缺陷评定的研究人员及压力容器研究、设计、制造、管理等工程技术人员参考使用。 1概论1 11压力容器断裂与断裂力学1 111压力容器断裂示例1 112断裂力学与材料力学的差别3 12断裂理论的产生与发展5 13过程装备断裂理论与缺陷评定内容概述6 131断裂理论内容概述6 132断裂性能测试原理8 133压力容器缺陷评定标准9 134压力容器缺陷评定实例9 2线弹性断裂理论10 21裂纹与裂纹扩展的类型10 211裂纹的类型10 212裂纹扩展的类型10 22裂纹尖端的应力场和位移场11 221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12 222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12 223无限大平板中Ⅱ型穿透裂纹尖端附近的应力场和位移场13 224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 23应力强度因子和按应力强度因子建立的断裂判据14 231应力强度因子14 232按应力强度因子建立的断裂判据15 24塑性区修正与线弹性断裂理论的适用范围17 241塑性区的形状和尺寸17 242应力强度因子的塑性区修正方法20 243线弹性断裂理论的适用范围21 25能量理论与能量判据23 251裂纹驱动力与能量判据23 252能量释放率GⅠ与应力强度因子KⅠ的关系24 26复合型裂纹的断裂判据 26 261最大周向应力理论26 262应变能密度因子理论28 263最大应变能释放率理论29 264复合型断裂的工程判据30 27常见裂纹构件的应力强度因子解33 271应力强度因子求解方法概述34 272几种带穿透裂纹构件的应力强度因子KⅠ的计算35 273埋藏裂纹应力强度因子KⅠ的计算44 274表面裂纹应力强度因子KⅠ的计算46 275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 31概述52 32COD理论53 321COD定义53 322COD判据54 323两种典型裂纹模型的COD计算公式54 324COD设计曲线62 33J积分理论64 331J积分的定义及其守恒性65 332J主导和J控制裂纹扩展68 333J积分判据及其有效性分析71 334两种典型弹塑性断裂问题的积分72 34弹塑性断裂分析的工程方法74 341弹塑性断裂分析工程方法基本技术75 342常见含裂纹构件的弹塑性解78 343失效评定图91 习题94 4材料断裂性能及其测试原理96 41平面应变断裂韧性KⅠc及其测试96 411测试KⅠc的基本原理96 412KⅠc测试中对试样尺寸的要求97 413临界载荷Pc的确定98 414KQ有效性判据100 415断裂韧性KⅠc测试的基本过程100 42J积分临界值JⅠc的测试103 421测试JⅠc的基本原理103 422临界点的确定105 423测试JⅠc的基本过程105 424JⅠc与δc、KⅠc的关系106 43裂纹扩展阻力曲线及其测试106 431阻力曲线概念106 432阻力曲线应用及测试标准简述109 433JR曲线测定方法综述110 434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 51概述114 511压力容器中的疲劳问题114 512交变应力的循环特征114 513含裂纹构件的疲劳设计——破损安全设计法115 52疲劳裂纹的扩展规律与寿命计算116 521疲劳裂纹的扩展过程116 522疲劳裂纹扩展的门槛值118 523疲劳裂纹的亚临界扩展速率及寿命估算119 53影响疲劳裂纹扩展速率的因素125 531平均应力对da/dN的影响126 532过载峰对da/dN的影响128 533加载频率对da/dN的影响131 534温度对da/dN的影响132 54腐蚀疲劳133 541应力腐蚀开裂133 542腐蚀疲劳135 55统计学方法在疲劳性能测试中的应用137 551最小二乘法及其在疲劳性能测试中的应用138 552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 61压力容器缺陷评定技术进展145 611概述145 612压力容器缺陷评定技术的新进展146 62以线弹性断裂理论为基础的缺陷评定标准147 621美国ASME规范第Ⅲ卷附录G147 622美国ASME规范第Ⅺ卷附录A149 63以COD理论为依据的标准153 631国际焊接学会IIWX749—74标准153 632英国BSI PD 6493—1976标准156 633日本WES 2805—1980标准156 634联邦德国DVS 24011标准158 635中国CVDA—1984标准159 64采用失效评定图技术的标准171 641英国CEGB老R6标准171 642美国EPRI的评定规程172 643英国CEGB新R6标准176 65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 71中国压力容器典型工程实例193 72美国EPRI评定规程应用举例200 参考文献206