损伤控制:热疲劳评估

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评估技术

从历史上看，两种考虑鼓励了正式疲劳分析方法的发展。首先是需要为设计师和工程师提供实用、易于实施和具有成本效益的方法。第二个考虑是需要协调准确和有意义的分析方法。^[1]通常，疲劳寿命估计主要采用三种疲劳分析方法;这是应力-寿命(S-N)方法、应变-寿命(ε-N)方法和断裂力学(裂纹扩展)方法。^[1]正如本文所讨论的，API 579-1/ASME FFS-1，服务适用性(API 579)中，这三种评估方法的具体版本是分析师的选择。^[２]现代疲劳评估通常利用分析设计(DBA)技术对弹性应力进行线性化和分类^[3]他们经常利用计算工具，如有限元分析来解决在关键位置的循环热机械应力。常见的疲劳循环定义和术语突出显示在图1．当进行分析时，在一个典型(通常是理想化的)工作周期内计算的循环热机械应力和应变被提取作为疲劳寿命评估的输入。

API 579的当前(第三)版^[２]介绍了一个新的部分(第14部分)，专门用于评估疲劳寿命。焊接研究委员会(WRC)公告550提供了第14部分的完整技术基础。^［5］此外，API 579第14部分中的疲劳方法在[6-8]中有详细的总结。为了简单起见，这里只提供了API 579疲劳评估程序的简短摘要。第14部分是一个多层次的程序，包括筛选，当前ASME设计规范方法，和先进的方法。^[9]先进的焊接接头疲劳评估方法包括等效应变法、基于Battelle结构应力法的主S-N曲线法^[10])，以及将多轴疲劳准则与应变-寿命方程相结合，并结合临界平面方法的光滑棒疲劳评估方法。^{(11 - 13)}文中还提供了焊接接头和光滑杆疲劳的循环计数方法，以及亚临界裂纹扩展状态下的疲劳评估方法。^[14]API 579概述了疲劳分析方法^[２]下面提供。