含局部减薄缺陷管道的极限载荷分析

建立了含缺陷管道失效的数值模型,采用非线性有限元方法对其极限载荷进行了研究,分析了局部减薄缺陷参数对管道极限载荷的影响,并将计算结果与API579准则的评价结果进行了对比,分析了二者产生差异的原因。研究结果表明,极限载荷随缺陷深度和缺陷长度的增加而呈明显下降趋势,但当缺陷长度达到一定值时,其继续增加对管道极限载荷的影响不再明显。缺陷长度较小时,有限元计算结果与API579准则给出的结果相吻合;缺陷深度和长度都较大时,API579准则并不适用。     

含内局部减薄缺陷高温弯管蠕变极限载荷及其安全评定

根据P91材料高温等时应力应变本构关系,对高温含内局部减薄缺陷弯管的蠕变极限载荷进行了研究。研究表明,高温蠕变极限载荷在蠕变初期急剧下降,之后下降趋缓,该现象反映了高温下材料蠕变劣化过程。不同应变准则下蠕变极限载荷变化规律一致。根据有限元计算结果,提出了与蠕变时间无关的蠕变极限载荷计算方法,得到了含内局部减薄缺陷高温弯管的安全评定方法。     

含腐蚀缺陷弯管的极限载荷分析

应用有限元分析软件ANSYS对含腐蚀缺陷弯管在内压载荷作用下进行有限元分析。分析中考虑了材料非线性和几何非线性的影响,并根据Binfu失效准则,计算分析出弯管不同缺陷尺寸对弯管极限载荷的影响、弯管缺陷处的应力分布状态以及缺陷处随内压改变而变化的应力应变图。根据腐蚀区的应力应变图,对模型的塑性极限载荷压力进行预测,得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律。     

内压标准椭圆封头弹塑性屈曲分析及失效载荷研究

采用有限元弹塑性屈曲分析,考虑椭圆封头的最大形状偏差并在过渡区施加局部厚度减薄缺陷,针对不同材料和厚径比δ_e/D_i,较为系统地讨论了内压标准椭圆封头结构屈曲载荷P_(cr)与极限载荷P_L的变化规律。研究结果表明,厚径比小于某临界值时,屈曲载荷低于极限载荷,分析模型发生屈曲破坏;厚径比大于某临界值时,屈曲载荷高于极限载荷,分析模型发生强度破坏。不同材料分析模型厚径比临界值存在一定差异,对高强钢13MnNiMoR材料而言,GB 150—2011标准防止标准椭圆封头内压弹性屈曲失效的厚径比规定偏于冒进。本文结果可为内压薄壁标准椭圆封头设计准则提供指导。     

30CrMnSiA钢在循环载荷作用下冷挤压孔边残余应变场变化初探

用实测方法初步探讨了３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料冷挤压强化孔边残余应变场在几种不同交变应力作用下的衰减变化情况。结果表明，３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料的残余应变场没有随外加循环载荷作用衰减的特性，但存在一个临界值，当孔边实际最大应力超过这个临界值时，孔边材料将再次屈服；当孔边实际最大应力低于这个临界值时，孔边残余应变场保持稳定，这个临界值的实质是使孔边实际最大应力恰好达到材料屈服极限。     

07MnNiMoDR钢火灾后力学性能及组织研究(二)——拉伸性能

对07MnNiMoDR钢进行不同温度、保温时间和冷却速率的热处理来模拟材料的受火过程,对经历不同热处理后的材料进行了拉伸试验。结果表明,07MnNiMoDR钢受火后其拉伸性能急剧变化的温度临界值为650℃;当温度高于650℃时,07MnNiMoDR钢从有屈服变为无屈服现象;当温度低于临界值时,保温时间对拉伸性能影响不明显;在同一温度和保温时间下,水冷时的屈服强度和抗拉强度分别高于空冷时的强度;抗拉强度和硬度具有较好的线性关系。当温度高于临界值时,空冷下屈服强度和抗拉强度随温度升高而下降,850℃时屈服强度和抗拉强度分别下降到260MPa和550 MPa;水冷下抗拉强度随温度升高而增大,850℃时增大到775 MPa,而屈服强度随温度先下降后增大,800℃时达到最小值390 MPa,随之增大到850℃时的550 MPa。     

双相钢的力学性能和对成形极限的影响

对两个来自不同生产线的冷轧双相钢DP780试样的主要力学性能进行比较,发现相同牌号的DP钢产品性能有显著差异。建立拉伸过程的有限元模型,将拉伸试验和有限元仿真相结合,利用材料失效点主应变二次导数的变化规律准确预测DP780在拉伸过程中的缩颈和破裂。研究发现相同牌号的DP钢产品成形极限亦有明显不同。最后从延伸长度和极限应变两方面定量分析应变强化指数n值和强度系数K值的变化对拉伸过程成形极限的影响。发现应变强化指数n值的变化对成形极限影响较大,强度系数K值的变化对成形极限影响较小。增大n值可以提高发生缩颈和破裂时的延伸长度和极限应变。     

金属材料拉伸应力非线性超声特性研究

使用摄动法求解小应变情况下一维非线性波动方程,研究超声波在固体介质中传播时非线性波动规律,分析二阶非线性系数β、三阶非线性系数δ与基波和各次谐波关系。据此研究金属材料在拉伸应力变化时,高阶非线性系数β、δ等参数随拉伸应力变化规律。构建非线性超声检测系统,测量2024铝合金和45钢在拉伸试验过程中非线性系数β、δ的变化趋势。试验结果表明:非线性系数与拉伸应力σ呈单调上升关系。对于2024铝合金,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.6%时,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力σ大于屈服极限84.6%时,二阶非线性系数β随拉伸应力σ的增加变化很小。对于45钢,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.5%,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力大于屈服极限的84.5%时,二阶非线性系数β急剧增加。对于三阶非线性系数δ,2024铝合金和45钢转变点分别出现在屈服极限的76.9%和78.9%处。二阶与三阶非线性系数对于拉应力具有不同的灵敏度,三阶非线性系数δ比二阶非线性系数β对应力的变化更为敏感。     

连续球压痕法表征幂硬化金属材料拉伸性能的 有限元模拟

应用ABAQUS软件,采用二维和三维建模方法对典型幂硬化金属材料6061铝合金的连续球压痕试验进行了模拟,得到了压痕载荷-深度曲线,并进行了压痕试验验证;基于压痕载荷-深度曲线计算得到不同方法下的拉伸性能参数,并与单轴拉伸试验结果进行对比,分析了试样厚度、相邻球压头距离等压痕试验参数对拉伸性能计算结果的影响。结果表明:采用三维建模方法得到的压痕载荷-深度曲线与球压痕试验得到的更吻合;由三维建模方法得到的表征应力、表征应变数据与拉伸试验得到的应力-应变曲线更吻合,抗拉强度和屈服强度计算值与试验值的相对误差均不超过1%,说明该方法能够准确地表征试验合金的拉伸性能;影响拉伸性能的临界试样厚度和临界相邻和压头距离均为压头半径的4倍。     

S30408碟形封头应变强化特性及极限载荷分析

利用磁性测量仪FMP30测量不同塑性应变量下S30408板状拉伸试件形变马氏体体积分数,确定形变马氏体体积分数与塑性应变的关系.测量某低温液体半挂车罐体内容器碟形封头上各区域的形变马氏体体积分数,并对马氏体体积分数沿经向的分布规律进行简化,据此推算封头各部位加工历史造成的塑性应变.根据封头各部位的塑性应变确定考虑加工历史时各部位材料的应力应变曲线,并通过非线性有限元计算确定结构的极限承载能力.与不考虑加工历史仅考虑真应力应变关系以及不考虑材料强化仅按弹性理想塑性材料计算的结果相比,得到以下结论:对于S30408碟形封头,考虑材料应变强化特征计算得到的垮塌载荷与极限载荷均明显高于按弹性理想塑性模型计算的结果.加工历史造成的应变强化对结构的垮塌载荷影响不大,但对按双切线法确定的极限载荷影响较大,可较明显地提高结构的极限载荷.