[發(fā)明專利]一種考慮溫卷影響的加釩鋼制筒節(jié)極限載荷預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910108259.0
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109977457B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志平;李尤;張德林;馬赫
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種考慮溫卷影響的加釩鋼制筒節(jié)極限載荷預(yù)測方法。該方法采用拉伸試驗(yàn)獲得含不同預(yù)塑性變形量的加釩鋼在不同服役溫度下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到加釩鋼強(qiáng)度預(yù)測模型；采用有限元方法預(yù)測溫卷成形后筒節(jié)殘余塑性應(yīng)變分布；再將其輸入到強(qiáng)度預(yù)測模型中，獲得筒節(jié)內(nèi)材料強(qiáng)度分布；最后，利用塑性極限分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)筒節(jié)極限載荷的預(yù)測。該方法具有可操作性強(qiáng)、成本低廉、泛化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過少量實(shí)驗(yàn)將溫卷成形制造過程對筒節(jié)極限載荷的影響考慮進(jìn)來，能夠更合理地預(yù)測在不同服役溫度下筒節(jié)的極限載荷及材料強(qiáng)度分布，同時也為溫卷成形工藝參數(shù)優(yōu)化和筒節(jié)服役性能精確控制提供科學(xué)的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及承載件的制造過程、極限載荷預(yù)測領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮溫卷成形殘余影響的加釩鋼制板焊式筒節(jié)在任意服役溫度下極限載荷的預(yù)測方法。

背景技術(shù)

確定承載件的塑性極限是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中最重要的工作之一，然而現(xiàn)存的極限載荷預(yù)測方法僅考慮材料的原始強(qiáng)度，均未考慮承載件制造過程對材料強(qiáng)度的削弱作用，使預(yù)測結(jié)果偏于危險。因此在預(yù)測承載件的極限載荷時，有必要將其制造過程(尤其是溫塑性成形過程)殘余影響考慮在內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通用的可考慮溫塑性成形方法制造的加釩鋼制板焊式筒節(jié)極限載荷的預(yù)測方法，解決現(xiàn)有方法因?yàn)槲纯紤]筒節(jié)制造過程對材料強(qiáng)度削弱作用而導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果偏于危險的缺陷。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)溫卷成形方法制造的加釩鋼筒節(jié)在任意服役條件(溫度和壓力)下的極限承載力的預(yù)測。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種考慮溫卷影響的加釩鋼制筒節(jié)極限載荷預(yù)測方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：在溫卷成形溫度t^*下對加釩鋼進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，建立材料的彈塑性本構(gòu)模型；

步驟2：利用有限元技術(shù)模擬鋼板溫卷成形工藝過程，獲得溫卷成形后筒節(jié)的殘余塑性應(yīng)變分布：

式中：r為筒節(jié)內(nèi)部的任意半徑值，g(·)表示分布函數(shù)，表示溫卷成形溫度t^*下筒節(jié)半徑r處的殘余塑性應(yīng)變；

步驟3：先在溫卷成形溫度t^*下對加釩鋼進(jìn)行預(yù)塑性變形試驗(yàn)，再在不同的服役溫度t_i下對含不同預(yù)塑性變形量的加釩鋼進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量加釩鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度

步驟4：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立含預(yù)塑性變形的加釩鋼在任意服役溫度t下的強(qiáng)度預(yù)測模型，即t下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度與其預(yù)塑性變形量之間的關(guān)聯(lián)：

利用該強(qiáng)度預(yù)測模型，可以對任意服役溫度下的含有任意預(yù)塑性變形量的加釩鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測。

步驟5：把步驟2中得到的筒節(jié)殘余塑性應(yīng)變分布輸入到步驟4中的強(qiáng)度預(yù)測模型中，獲得溫卷成形后筒節(jié)材料強(qiáng)度分布：

步驟6：建立筒節(jié)的有限元模型，將步驟5中溫卷成形后的筒節(jié)強(qiáng)度分布賦予該模型，利用塑性極限分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)考慮溫卷成形殘余影響的筒節(jié)極限載荷的預(yù)測。

進(jìn)一步地，所述步驟3中，預(yù)塑性變形試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)具體如下：

步驟301：在溫卷成形溫度t^*下，賦予加釩鋼N個不同的高溫預(yù)塑性變形量，其中第h個高溫預(yù)塑性變形量記為

步驟302：在n個服役溫度下，分別對含不同高溫預(yù)塑性變形量的加釩鋼進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量含預(yù)塑性變形量的鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度并記錄2×n×N個測量數(shù)據(jù)。