蠕变条件下梯度材料球罐应力应变行为分析

推导内外压载荷下梯度材料球罐与时间相关行为的解析公式,在此基础上分别分析弹性梯度分布和蠕变梯度分布对球罐蠕变应力应变的影响.计算结果表明弹性参量的梯度变化只对蠕变初始阶段应力分布有影响,当蠕变应力达到稳态值后,球罐中的应力水平将只取决于蠕变参量的梯度分布;而蠕变应变分布则同时与材料的弹性和蠕变两种梯度变化有关.就降低梯度材料球罐蠕变应力应变值进行探讨,为梯度材料球罐的结构设计和优化提供基本的理论依据.     

梯度材料球罐热弹性应力分析

对梯度材料球罐承压条件下的热弹性响应进行分析，通过求解应力控制方程分别考察不同弹性梯度因子和温差梯度因子对球罐中应力分布的影响。分析结果表明，即使不考虑梯度温差应力的影响，梯度材料球罐的最大环向应力也不总在球罐的最内层，而是取决于材料的弹性梯度分布；并且，不同球罐壁厚下，弹性梯度因子对球罐应力分布的影响作用也明显不同。随着温差梯度因子的增加，球罐中径向应力将从完全受压状态转变为部分受拉状态，而球罐内外壁的环向应力差值也随之增大。     

热—机械载荷下梯度材料圆筒的应力分析

对梯度材料圆筒在内外压及非均布温度载荷作用下的应力状态进行理论分析。通过引入弹性梯度因子和温度梯度因子获得热—机械载荷下梯度材料圆筒的应力解析解,进而探讨弹性梯度因子和温度梯度因子对径向、周向和轴向应力分布的影响,为梯度材料圆筒的结构设计提供可靠的理论依据。计算结果表明,应力分量沿壁厚的分布随内外压比值的不同而不同,其中径向应力与坐标位置密切相关,与梯度因子关系不大。对于不同的梯度因子比,存在一最优值使得梯度圆筒内外壁面周向应力差值最小。与内壁处轴向应力相比,外壁处轴向应力对内外压比值的变化更为敏感,并且当弹性梯度因子与温度梯度因子比小于1时,轴向应力几乎不受梯度因子比值变化的影响;而当梯度因子比大于1时,轴向应力迅速减小,且外壁处的减小速度远大于内壁处的减小速度。     

丁基橡胶粘弹性材料的非线性蠕变行为

对丁基橡胶粘弹性材料进行了不同温度、不同载荷下的蠕变试验,并用经典的线性粘弹性模型预测该材料的蠕变曲线,采用时间-应力等效原理分析材料的非线性蠕变行为.结果表明:参考应力下归一的等效柔量主曲线可用线性模型去描述.     

高温度梯度作用下圆柱壳蠕变的有限元分析

根据SA508-III钢的物理力学性能参数,基于大型有限元软件ABAQUS进行了圆柱壳在高温度梯度下的热-结构耦合分析,获得了沿壁厚的温度场分布及应力场分布;在此基础上结合随温度变化的蠕变性能参数,进行了圆柱壳的蠕变分析,得到了蠕变后沿壁厚的应力、应变分布。结果表明:由于温差梯度高,沿壁厚的应力可分为3个区域,两侧均已屈服,而中间为弹性区;发生蠕变后,蠕变应变迅速提高并达到稳定,应力松弛再分布,并在器壁中间弹性区出现一定的突变。     

梯度涂层界面裂纹蠕变扩展驱动力的研究

目前针对梯度材料力学性能的研究主要集中在弹性解范围,这些研究结果尚无法直接用来关联梯度涂层的高温服役行为。文中在考虑梯度涂层不同蠕变参量的基础上,采用非均匀有限元法对梯度涂层／基体系统中的界面裂纹进行研究,通过对其高温蠕变行为的模拟计算,得到涂层梯度因子、蠕变系数、蠕变指数以及涂层厚度对裂纹蠕变扩展驱动力的影响关系,为高温下梯度涂层的优化设计奠定了一定的基础。     

球罐支柱与球壳连接处局部应力分析

ＧＢ１２３３７－１９９８《钢制球形储罐》对球罐支柱与球壳连接处局部应力的校核计算方法,在设计计算中具有在的局限性。本文采用有限元方法对该处的局部应力进行分析,并详细探讨了三种理论工况下各应力分量及应力强度的形成原因及分布特征,为该处设计的合理化提出参考意见。     

平头压痕蠕变的试验和数值研究

通过对LY12CZ的平头压痕蠕变和单轴拉伸蠕变行为的比较,主要研究工程材料LY12CZ的压痕蠕变行为.首先对压痕蠕变试验和单轴蠕变试验进行研究,通过试验得出材料蠕变参数及其压痕蠕变参数.其次,通过有限元(finite element method,FEM)分析对压痕蠕变进行模拟,也得出材料的压痕蠕变参数,以上都得出相同温度下由压痕蠕变试验和单轴拉伸蠕变试验得出的应力指数是相等的结论,同时利用转化因子验证压痕蠕变试验和单轴蠕变试验的一致性和等效性,从而证实由压痕蠕变试验描述蠕变是合适的,并且能够确定材料的蠕变参数.     

氨分解反应炉炉胆失效分析

氨分解反应炉筒体短时间使用后发生了明显的变形,并在炉体的径向焊缝上产生了大量的轴向裂纹.对氨分解反应炉炉胆的变形和开裂从化学成分、显微组织、断口形貌、蠕变等进行了综合分析.结果表明:高温使用导致在焊缝组织的晶界和晶内析出大量脆性相并形成魏氏分布从而大大降低了材料塑韧性.计算表明反应炉内的实际应力已接近材料800～850 ℃蠕变极限,因此蠕变造成了筒体较大的塑性变形.随基体蠕变壁厚减薄焊缝承受着逐渐增大的拉应力,由于焊缝的变形不能及时和基体保持同步,最终在拉应力作用下沿径向焊缝多处萌生轴向裂纹后,又在应力作用下逐步扩展,最终导致反应炉的早期失效.     

混烃球罐的开裂原因

在停车检验期间某混烃球罐下极带环焊缝处存在大量表面裂纹,采用X射线应力测定仪对裂纹集中部位的残余应力进行测试,并通过化学成分分析、力学性能测试、断口微观形貌观察等方法对球罐开裂的原因进行了分析.结果表明:球罐下极带环焊缝熔合线和热影响区处发生了硫化物应力腐蚀开裂;在腐蚀介质及较大的残余拉应力作用下,裂纹在残余拉应力最大的下极带环焊缝热影响区萌生,随后以穿晶和沿晶形式扩展至熔合线.焊接前应合理选材,选择适合的焊接和热处理工艺,提高球罐安装后去应力热处理的质量,以降低残余拉应力;焊接后通过隔绝腐蚀介质、除去介质中硫化氢或水的方法降低开裂敏感性.