蠕变算例

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。

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。

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。

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。

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。