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第1章 绪论 1

1.1 压力容器的安全问题与破坏事故统计 1

1.1.1 压力容器的安全问题 1

1.1.2 压力容器的破坏事故统计 1

1.2 传统强度理论的局限性 2

1.3 断裂力学的产生与发展 3

1.4 压力容器的质量控制标准与合于使用评定标准 4

习题 6

第2章 线弹性断裂理论 7

2.1 裂纹类型及其扩展型式 7

2.1.1 裂纹的类型 7

2.1.2 裂纹的扩展型式 7

2.2 能量释放率理论 8

2.3 应力强度因子理论 10

2.3.1 二维弹性断裂问题的解 10

2.3.2 应力强度因子及其断裂判据 12

2.3.3 应力强度因子求解方法 12

2.3.4 几种其他带穿透裂纹构件的K1计算公式 13

2.3.5 非穿透裂纹的K1计算公式 15

2.4 K1的塑性修正与线弹性断裂理论的适用范围 17

2.4.1 塑性区的形状和尺寸 17

2.4.2 KI的塑性修正 19

2.4.3 线弹性断裂理论的适用范围 20

2.5 压力容器中裂纹应力强度因子的计算 21

2.6 K判据的工程应用与实例 22

2.7 影响断裂韧性的因素 24

习题 25

第3章 弹塑性断裂理论与工程分析方法 27

3.1 COD理论 27

3.1.1 COD定义及其判据 27

3.1.2 D-M模型及其COD公式 28

3.1.3 全面屈服条件下的COD公式 31

3.1.4 压力容器中裂纹的COD计算公式及其应用 31

3.2 J积分理论 35

3.2.1 J积分的定义 35

3.2.2 J积分与GI、KI和COD的关系 38

3.2.3 HRR场与J积分判据 39

3.2.4 J控制裂纹扩展及其稳定性 40

3.3 弹塑性断裂分析的工程方法 41

3.3.1 COD设计曲线 41

3.3.2 弹塑性J积分的工程估算方法 42

3.3.3 失效评定图技术 43

3.3.4 裂纹驱动力图 45

习题 46

第4章 压力容器的疲劳裂纹扩展及寿命估算 48

4.1 概述 48

4.1.1 压力容器的疲劳问题 48

4.1.2 疲劳破坏的特征 48

4.1.3 交变应力的循环特征 49

4.1.4 含裂纹构件的疲劳设计——破损安全设计法 50

4.2 疲劳裂纹扩展规律与寿命估算 50

4.2.1 疲劳裂纹扩展过程 50

4.2.2 疲劳裂纹扩展的门槛值 52

4.2.3 疲劳裂纹亚临界扩展速率 52

4.2.4 疲劳裂纹扩展的寿命估算 53

4.3 影响疲劳裂纹扩展速率的因素 56

4.3.1 平均应力的影响 57

4.3.2 过载峰的影响 57

4.3.3 加载频率的影响 58

4.3.4 温度的影响 59

4.3.5 环境介质的影响 59

4.4 应力腐蚀开裂与腐蚀疲劳裂纹扩展 59

4.4.1 应力腐蚀开裂 60

4.4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展 63

习题 67

第5章 金属材料的高温蠕变与蠕变断裂 68

5.1 金属材料的蠕变 68

5.1.1 金属材料的蠕变现象 68

5.1.2 蠕变的经验规律 69

5.1.3 蠕变分析理论 71

5.1.4 三向应力状态下的稳态蠕变方程 73

5.1.5 金属材料的蠕变机理 76

5.2 金属材料的蠕变断裂 78

5.2.1 金属材料的蠕变断裂特征 78

5.2.2 金属材料的高温断裂理论 78

5.3 金属材料的高温强度及其外推方法 80

5.3.1 金属材料的高温强度指标 80

5.3.2 蠕变及持久强度的推测方法 81

5.3.3 阶段性变温变应力条件下的寿命预测 85

5.3.4 影响钢材高温强度性能的因素 85

5.4 金属材料的应力松弛 88

5.4.1 金属材料的应力松弛特性 88

5.4.2 应力松弛速率及应力与时间的关系 89

5.4.3 再紧固对松弛的影响 90

5.5 蠕变条件下的裂纹扩展 91

5.5.1 蠕变裂纹扩展行为及其特征 91

5.5.2 蠕变裂纹扩展速率 93

5.5.3 影响蠕变裂纹扩展的因素 95

习题 97

第6章 长期高温下金属材料组织和性能的劣化 98

6.1 碳钢及珠光体耐热钢的珠光体球化 98

6.1.1 球化对金属材料性能的影响 99

6.1.2 影响珠光体球化的因素 99

6.1.3 珠光体球化的级别 100

6.1.4 材料发生球化后的恢复处理 101

6.2 碳钢及碳钼钢的石墨化 101

6.3 合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配 103

6.3.1 固溶体和碳化物中合金元素成分的变化 104

6.3.2 碳化物结构类型、数量和分布的变化 105

6.4 不锈耐热钢的σ相析出脆化与析出强化合金的析出相粗化 106

6.4.1 不锈耐热钢的σ相析出脆化 106

6.4.2 析出强化合金的析出相粗化 107

6.5 铬钼钢的回火脆化 107

6.5.1 铬钼钢的回火脆化及其评价方法 107

6.5.2 含缺陷设备回火脆化后的安全升压温度 109

习题 111

第7章 压力容器缺陷评定标准及最新进展 112

7.1 GB/T 19624简介 112

7.1.1 断裂与塑性失效评定 112

7.1.2 疲劳评定 127

7.2 GB/T 19624标准的特色与创新点 131

7.2.1 GB/T 19624标准的特色 131

7.2.2 GB/T 19624标准的主要创新点 134

7.3 世界各国缺陷评定规范的最新进展 136

7.3.1 欧洲工业结构完整性评定方法SINTAP 136

7.3.2 英国含缺陷结构完整性评定标准（R6） 139

7.3.3 PD6493的修订版——BS 7910:1999 142

7.3.4 美国石油学会API 579:2000合于使用推荐实施规程简介 143

参考文献 146