[发明专利]储液罐疲劳寿命预测方法

说明书

本发明提供一种储液罐疲劳寿命预测方法，包括：基于储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，构建储液罐罐壁的寿命数值模型；基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型；根据所述储液罐罐壁的寿命数值模型或所述储液罐罐底的寿命数值模型，对储液罐疲劳寿命进行预测。本发明能够在对储液罐寿命进行预测时，考虑表面加工和腐蚀对疲劳寿命的影响，这样可以使预测的寿命更加精确，也能保证储液罐的质量，同时也能降低研发与维修的成本。

技术领域

本发明涉及储液罐领域，尤其涉及一种储液罐疲劳寿命预测方法。

背景技术

储液罐是化工行业用途最为广泛的储存设备之一，重要性与地位是不可被忽视的。在设计时，如果预估的疲劳寿命与真实寿命相差较大，常常会造成不必要的财产损失和事故。因此，提高储液罐疲劳寿命预测的准确性，对防止事故发生和保护人身财产安全有着重大的意义。

发明内容

本发明实施例提供一种储液罐疲劳寿命预测方法，能够在储液罐寿命预测时，考虑表面加工和腐蚀对疲劳寿命的影响，这样可以使预测的寿命更加精确，也能保证储液罐的质量，同时也能降低研发与维修的成本。

第一方面，本发明实施例提供一种储液罐疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：

基于储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，构建储液罐罐壁的寿命数值模型，包括：建立应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型；获取储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数；根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，对所述应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型；

基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型，包括：将所述腐蚀疲劳裂纹起始寿命等效为长裂纹扩展的一部分，构建储液罐罐底的寿命数值模型；

根据所述储液罐罐壁的寿命数值模型和/或所述储液罐罐底的寿命数值模型，对储液罐疲劳寿命进行预测；

其中，应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型为：

其中，a表示裂纹长度，N表示应力循环次数，为裂纹扩展速率；C、m为材料常数，ΔK为施加的周期应力强度因子幅度；

对上式进行积分得到：

其中，a₀为初始裂纹尺寸，a₁为临界裂纹尺寸，Δσ为裂纹处应力幅值；f为构件几何与裂纹尺寸的函数；

f如下式所示：

其中，W为试件的宽度，b_i(i＝1,2,3,4)是常数，其中b₁＝1.12。

优选的，应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型包括初始裂纹尺寸和临界裂纹尺寸，所述根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，对所述应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型的步骤具体包括：

根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数对所述初始裂纹尺寸和临界裂纹尺寸进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型，其中，储液罐罐壁的寿命数值模型如下：

其中，k_a表示表面校正系数，k_r表示表面粗糙度系数。

优选的，所述基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型的步骤，还包括：

建立腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型；