[发明专利]超高压容器筒体外壁轴-径向裂纹应力强度因子计算方法

权利要求书

1.一种超高压容器筒体外壁轴-径向裂纹应力强度因子计算方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、确定超高压容器的结构参数，测量出轴-径向裂纹的形状参数，并确定筒体的载荷工况；

S2、按下式拟合垂直于裂纹所在平面的应力分布：

σ＝A′₀+A′₁(x/t)+A′₂(x/t)²+A′₃(x/t)³,0≤x≤t (式1)

其中：

σ为垂直于筒体外壁轴-径向裂纹所在平面的应力，单位MPa；

x为裂纹自由表面起所量得的距离，单位mm；

t为容器圆筒壁厚，单位mm；

S3、对于径比K在1.2和3.0之间的容器圆筒，由下式计算出式1中所需的拟合系数A′_i：

其中：

K为筒体外径与内径之比；

p_o为筒体外压载荷，单位MPa；

p_i为筒体内压载荷，单位MPa；

S4、按下式计算出当前裂纹形状下的另一拟合系数A_i：

A₀＝A′₀

A₁＝A′₁(a/t)

A₂＝A′₂(a/t)²

A₃＝A′₃(a/t)³ (式3)

其中：

a为裂纹深度，单位mm；

S5、按下式计算出当前裂纹最深点处和靠近自由表面处的裂纹形状系数Q：

Q＝1+4.593(a/l)^1.65-q_y (式4)

其中：

l为裂纹长度，单位mm；

G_i按GB 34019—2017《超高压容器》中的表F.1和表F.2取值，在表所给出值之间的取插值；

为材料在设计温度下的屈服强度，单位MPa；

S6、在获得当前裂纹形状下的拟合系数A_i及裂纹形状系数Q后，按下式计算当前裂纹最深点处和靠近自由表面处的应力强度因子K_I：

2.根据权利要求1所述的一种超高压容器筒体外壁轴-径向裂纹应力强度因子计算方法，其特征在于：所述S1步骤中，超高压容器的结构参数包括：筒体外半径r_o、筒体内半径r_i、筒体使用材质；轴-径向裂纹的形状参数包括：裂纹深度a、裂纹长度l；筒体的载荷工况包括：内压载荷p_i、外压载荷p_o、设计温度。