本发明属于压力容器技术领域，具体涉及一种基于速度积的压力容器裂纹缺陷安全裕度表征方法。
背景技术：
压力容器广泛运用于电力、石油、化工、冶金等重要领域，同时这些领域往往工作环境恶劣，容易发生泄露和爆炸事故。而分析研究指出，不少突发性安全事故的原因并不在于采用现有标准对缺陷安全评定的技术手段有什么问题，而是在于现有技术标准仅能对缺陷的安全性进行评定，即只能给出缺陷是否安全的结论，不能给出缺陷的安全程度，而实际工程中多数服役时间较长的压力容器显得安全裕度不足。因此，研究压力容器裂纹缺陷的安全程度，一直是压力容器安全评估领域的重要技术要求。
对于压力容器裂纹缺陷的安全裕度表征，主要的方法有：梯度平行线法、射线法等。对于梯度平行线法，在通用评定图(r6)的安全区内用平行线进行安全等级划分，通过观测评估点所落在的安全等级区来确定缺陷的安全程度，显得不够准确。对于射线法，在通用评定图(r6)中，作射线经过原点和评估点，交于安全评定线，根据安全评定点到安全评定线的距离以及安全评定线的原点的距离来定义安全裕度。此方法仅适用于以极限应力作为失效标准的安全评估。对于在周期疲劳应力作用下的失效过程，由于裂纹扩展速率具有时变性，表现在安全失效评价图的衰减路径，是一个以疲劳载荷dn作为时变量的幂函数曲线。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，提出一种准确的压力容器裂纹缺陷的安全裕度时变衰减的表征模型，更直观的反应安全裕度的衰减过程。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于速度积的压力容器裂纹缺陷安全裕度表征方法，包括以下过程：
根据在用含缺陷压力容器安全评定标准的评定流程，得到压力容器扩展裂纹缺陷在r6图中的安全衰减路径；
确定衰减路径各点处的失效速度，da/dn，根据衰减路径与失效速度的关系，用速度积分求出评估点出的安全裕度；
最后得到整条衰减路径上各点的时变安全裕度。
具体的过程进一步的为：
(1)根据施加的载荷以及相应的裂纹的长度深度尺寸，计算出评定点所需要的kr、lr值；
(2)在一定的裂纹扩展长深比条件下，计算出每一步裂纹扩展增量为△a时所对应的评定点值，得到一条压力容器裂纹缺陷衰减路径，直到评定点超出安全区；
(3)计算评估点到临界点的距离，根据衰减路径上每一个点所对应的裂纹尺寸，利用paris公式，计算出衰减路径上个点处的时变失效速度dn，得到路径距离与失效速度的s-v幂函数关系；
(4)利用微分割距原理求取s-v幂函数的路径速度积；
(5)根据步骤(1)到步骤(4)，设缺陷的全域路径速度积为a，剩余路径速度积为an，则缺陷安全评估点衰减到n步时其安全裕度的数学模型为：
ms＝(an/a)％(1)。
本发明的有益效果是，通过该模型，得到出一种准确的压力容器裂纹缺陷的安全裕度时变衰减的表征模型，更直观的反应含裂纹缺陷压力容器的时变安全裕度。
附图说明
图1为实施例压力容器裂纹缺陷衰减路径；
图2为实施例评估点到临界点的距离示意图；
图3为实施例剩余衰减路径的速度积示意图；
图4为实施例表示微分割距原理求取s-v幂函数的路径速度积。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体技术方法。
(1)根据施加的载荷以及相应的裂纹的长度深度尺寸，计算出评定点所需要的kr、lr值。
(2)在一定的裂纹扩展长深比条件下，计算出每一步裂纹扩展增量为△a时所对应的评定点值，如图1所示，得到一条压力容器裂纹缺陷衰减路径，直到评定点超出安全区。
(3)如图2所示，计算评估点到临界点的距离，根据衰减路径上每一个点所对应的裂纹尺寸，利用paris公式，计算出衰减路径上个点处的时变失效速度dn，得到路径距离与失效速度的s-v幂函数关系，如图3所示
(4)利用微分割距原理求取s-v幂函数的路径速度积，如图4所示。
(5)根据第(1)到第(4)步，设缺陷的全域路径速度积为a，剩余路径速度积为an，则缺陷安全评估点衰减到n步时其安全裕度的数学模型为：
ms＝(an/a)％(1)。
其中ms表示缺陷评估点的安全裕度，an表示缺陷剩余路径的速度积，即一定尺寸的裂纹到最终失效的剩余路径与失效速度的积分值；a表示缺陷的全域路径速度积为a，即裂纹从萌生开始到最终失效过程中的缺陷与失效速度的积分值。所有参数都采用国标单位。
由于衰减路径s是反映在缺陷失效评定图上的脆性断裂kr与塑性崩溃lr的函数，从而可方便地获得缺陷衰减到第n步的基于kr-lr的全域路径速度积a和剩余路径速度积an的量化值。对如图2中的评定点，根据其图3的s-v关系曲线，叠加计算所得到的全域路径速度积为456，其剩余路径速度积为127，则该评定点相对于启裂点的安全裕度ms为27.85％。