基于ABAQUS的X80压力管道裂纹扩展研究

首先利用材料试验机测定X80管线用钢的材料参数,得到了X80管线钢的应力-应变曲线;利用ABAQUS软件构建了用于研究X80压力管道裂纹扩展的有限元仿真模型,并通过将模型的仿真结果和理论计算值进行比较,验证了有限元模型的可靠性;然后用有限元仿真模型对X80管道表面裂纹的应力强度因子和J积分进行了计算和分析;后又验证了扩展有限元法的合理性,对裂纹扩展过程进行了仿真;最后对应力强度因子和J积分的计算结果进行了分析和比较,总结了X80应力管道裂纹扩展的一般规律,得出了裂纹角度大于14.5°时较短裂纹的强度因子更低,内表面裂纹比外表面裂纹更加危险。研究结果为X80压力管道的安全评估提供了相应的参考。     

波动载荷下X80管道轴向表面裂纹疲劳扩展研究

在基于西气东输二线的工程背景下,首先通过实验测得X80管材的应力-应变曲线,为仿真计算提供依据;接着通过Walker公式推导出了基于能量释放率的全尺寸管道疲劳裂纹扩展公式,并通过Python编程将裂纹扩展公式与ABAQUS衔接,对照管道全尺寸裂纹疲劳实验证明了模型的可行性;分析了动静态扩展时裂纹四周的应力变化特点,发现静态扩展时内压高于8 MPa外表面裂纹扩展速度将超过内表面裂纹;最后使用该模型计算了管道在不同应力比及不同形状参数裂纹时的疲劳寿命变化规律,得出了增加管道壁厚和提高应力比有利于延长管道疲劳寿命的结论,为实际管道运行的安全评估提供参考。     

基于XFEM的异型坯表面裂纹扩展模拟研究

针对异型坯生产中出现较多表面裂纹的问题,在前期铸坯凝固过程热力行为研究基础上,提取凝固坯壳的温度与应力数据,使用扩展有限元方法,结合材料损伤力学、子模型技术模拟预制表面裂纹的扩展情况。研究结果表明:在裂纹尖端区域出现应力集中,应力值明显高于无裂纹位置;当应力集中区域最大主应力达到临界值时单元开裂,裂纹扩展。R角处预制纵裂纹扩展量最大,与拉坯方向呈75°、45°裂纹次之;预制表面横裂纹在沿横向扩展一个网格后扩展方向出现弯折,裂纹最终扩展方向均为沿纵向。     

钢轨表面裂纹扩展方向研究

目的研究钢轨表面裂纹的扩展方向。方法采用有限元分析软件ANSYS,在不同轴重和不同角度裂纹的工况下,获得不同裂纹位置的应力强度因子。结果裂纹在接触斑边缘的位置时,应力强度因子K最大。随着轴重的增加,应力强度因子KI和KII均增大;随着裂纹角度的增加,KI增加,而KII减小。当裂纹角度为60°时,其等效应力强度因子幅值ΔKeff最大。结论钢轨表面的裂纹在扩展初期,以斜裂纹为主,扩展角度趋向于60°。     

基于ABAQUS的某无人机机翼肋板裂纹扩展仿真

采用Python语言对ABAQUS进行二次开发,实现了对无人机机翼肋板裂纹扩展的模拟。试验将机翼肋板简化为二维平板结构,在肋板与梁的连接处放置裂纹,模拟不同初始角度的裂纹的扩展过程。结果表明:裂纹的扩展形态、扩展过程中的应力强度因子和裂纹扩展角的变化规律,与裂纹的初始角度有密切的关系;可分为两种情况:当裂纹初始角度为50°~70°时,裂纹沿着初始方向向前扩展,不发生方向的改变;当裂纹初始角度为-70°~40°时,裂纹最终向着翼肋的下表面扩展。该结果对研究机翼肋板裂纹的止裂以及裂纹扩展速率等有一定的参考价值。     

钢轨疲劳斜裂纹垂向磁化检测仿真

在分析典型滚动接触疲劳裂纹扩展特征,介绍垂向磁化检测原理及巡检方法的基础上,提出了一种采用垂向磁化场对钢轨疲劳斜裂纹进行电磁检测的方法。通过建立有限元模型,仿真分析了表面斜裂纹与钢轨顶面夹角、沿轨面下转向扩展角度、扩展深度及延伸长度、近表面裂纹埋藏深度与垂向磁化检测信号的关系。结果表明,该方法能有效检测材料表面和近表面斜裂纹及其沿轨面下的扩展特征,有助于高速铁路钢轨疲劳伤损的检测和故障早期预警。     

管路衬盘裂纹失效分析

针对管道衬盘裂纹问题,利用有限元分析方式对其受载进行强度校核,并通过化学成分、硬度、宏观和显微组织等对其裂纹产生的原因进行分析。结果表明,坯件加工不当和装配过紧造成组织表面氧化防护层破坏,暴露出来的铝基体不断与管道内流体发生电化学腐蚀反应,同时零件未经任何热处理工艺,内部晶粒组织粗大位错密度较低,对裂纹扩展阻碍有限,最终在长期交变载荷下微裂纹不断扩展,造成最终的疲劳腐蚀失效。     

海底悬跨管道表面裂纹应力强度因子分析

为了分析海底悬跨油气管道外表面环向裂纹应力强度因子在不同载荷条件下的变化情况,以X60管道为研究对象,采用ABAQUS有限元软件与1/4节点位移法,通过改变管道悬跨长度、海流速度、裂纹形状等参数大小,分析各参数变化对裂纹应力强度因子的影响,得到了应力强度因子的变化规律;通过改变管道内压波动幅值并应用Paris应力强度因子理论,分析了压力波动对裂纹应力强度因子的影响,得到了应力强度因子幅度值的变化规律以及能确保管道安全运行的压力波动范围;结果显示:裂纹深度越大,应力强度因子极大值位置将在裂纹形状越小时发生改变;压力波动范围越广,对管道影响越大,裂纹扩展速度越快。     

单晶Ni_(3)Al裂纹扩展行为的分子动力学模拟北大核心CSCD

基于嵌入原子势的分子动力学模拟分析了单晶Ni_(3)Al的裂纹扩展机理和显微组织演化。首先,通过设置初始裂纹并对拉伸速率恒定时的单晶Ni_(3)Al模型进行单轴拉伸,模拟了裂纹尖端的形状和微观结构的变化,从模拟结果可以观察到在裂纹尖端产生了位错堆积现象,扩展后的裂纹方向与位错线成45°和135°夹角。其次,分别讨论了温度对5×10^(-11)s时裂纹尖端应力集中现象、屈服点的抗拉强度以及裂纹扩展速率的影响。研究结果表明:当温度从300 K升温至1300 K时,5×10^(-11)s时裂纹尖端的应力值以线性的形式降低;其屈服点抗拉强度的降低趋势也是线性的,但其应变值增加;高温可有效地减缓裂纹扩展速率。     

铝中相交裂纹扩展行为的分子动力学模拟

建立了铝中相交裂纹的分子动力学模型,通过嵌入原子法进行模拟,采用速度加载的分子动力学方法研究了含相交裂纹的铝裂纹扩展行为。通过观察不同时刻的原子轨迹图和能量演变曲线图来研究相交裂纹扩展和演变行为。结果表明,加载速度增大,促进了角度裂纹的扩展。随着角度裂纹的夹角增大,角度裂纹就越难扩展并且扩展路径更加复杂。     

复杂环境下长输管道焊接接头裂纹扩展模拟研究

为了提高长输管道的使用寿命，需要研究其焊接接头裂纹扩展规律，提出复杂环境下长输管道焊接接头裂纹扩展模拟方法。首先，分析了长输管道在复杂环境中产生的裂纹形式，研究了焊接接头微观材料力学性能；其次，根据分析结果采用Abaqus软件建立焊接接头有限元模型，在有限元模型基础上结合FRI模型和FEM计算长输管道焊接接头裂纹的扩展速率；最后，分析长输管道焊接接头裂纹的残余应力，根据分析结果模拟裂纹的扩展规律，获取复杂环境中长输管道焊接接头裂纹扩展情况。     

基于拘束的X80钢裂纹扩展阻力曲线构建

对于管道中的裂纹,由于其裂纹尖端拘束水平低,使用单边缺口弯曲试样、紧凑拉伸试样所测得的裂纹扩展阻力曲线对管道进行断裂评估,得到的结果趋于保守. 文中采用裂纹深度不同的单边缺口拉伸试样,探讨了裂纹深度对裂纹扩展阻力曲线的影响. 采用有限元分析,计算了裂纹深度不同的单边缺口试样的裂纹尖端拘束水平. 最后,基于裂纹尖端的拘束水平,所构建的裂纹扩展阻力曲线能更加准确地表征管道中裂纹的扩展阻力曲线.     

中国机械工程学会焊接学会第四届学术会议论文文摘选登(十)

八字裂纹模拟容器静压爆破和低周疲劳试验研究针对受内压的大型容器常在电渣焊缝中存在枝晶状“八”字裂纹,为探讨糟斜裂纹的圆筒容器极限载荷计算方法及斜裂纹在低周疲劳载荷下亚临界扩展规律,采用27个带有18MnMoNb钢电渣焊缝、手工补焊焊缝及母材的模拟容器,热处理状态为正火—回火、调质和调质后手工补焊(在焊缝及母材上预制与筒壳切向夹角为0°、15°、30°、45°、60°、90°的人工贯穿裂纹),进行了静压爆破和低周疲劳试验。试验表明,斜裂纹一经开裂扩展就改变方向并沿着此方向基本呈直线扩展,直到疲劳失稳。对这种裂纹,本文提出两种简化计算方法(直线法和投影法),而且     

驼梁弯曲部位疲劳裂纹的超声波检测

驼梁是车辆的重要部件之一,在车辆高速运行中,它除承受自身重量外,路面引起的颠簸和车体的弹性冲击,都会使驼梁应力集中部位产生疲劳裂纹.疲劳裂纹一旦扩展就可能造成重大行车事故.我们曾试用磁粉探伤检查,效果很不理想,因此,采用了超声横渡斜探头法对车辆进行检查.实践证明,该方法是可行的.1 裂纹发生部位及其规律根据驼梁结构及其所承受的应力,以及现场折损的记载,疲劳裂纹的产生均在驼梁弯曲部位(图1).疲劳裂纹的产生方向多为与弯曲部位上下对角线成5°～12°的夹角,目偏向对角线下侧(图1).     

高温蠕变下表面多裂纹扩展行为

文中将蠕变损伤模型编写到USDFLD用户子程序中,利用有限元分析软件ABAQUS,通过单元失效技术模拟了表面多裂纹干涉条件下裂纹扩展行为.探究了不同裂纹尺寸、残余应力对高温蠕变表面多裂纹干涉效应及裂纹扩展行为的影响.结果表明,表面裂纹形状比、裂纹深度的增大和裂纹间距离的减小,加强了表面多裂纹之间的干涉效应并促进多裂纹的扩展,而残余应力的存在同样加速了裂纹扩展.基于裂纹扩展速率提出了蠕变下表面多裂纹合并准则,即当蠕变干涉因子超过1.27,应当考虑多裂纹的合并,否则多裂纹仍按照单裂纹处理.     

316不锈钢的裂纹扩展性能

从实用出发对3168不锈钢管材进行了热循环下的裂纹扩展试验,试验表明该材料在交变热应力下的裂纹扩展速率缓慢,带裂纹的管道在监督下可以继续运行。     

不锈钢管道焊缝金属疲劳短裂纹行为的实验研究Ⅱ.裂纹萌生、扩展与交互作用

基于"有效短裂纹准则",用复型研究了1Crl8Ni9Ti不锈钢管道焊缝金属光滑试样表面的短裂纹萌生、扩展与交互作用行为.结果表明:有效短裂纹(ESFCs)萌生于δ铁素体与奥氏体基体的交界处.ESFCs扩展具有明显微观结构短裂纹(MSC)和物理短裂纹(PSC)两阶段特征.主导有效短裂纹(DESFC)行为是ESFCs交互作用的结果,适于表征短裂纹行为.DESFC扩展率的分散性与ESFCs密度的分散性有关,说明DESFC裂尖前沿扩展条件的差异及其演化是DESFC随机扩展行为的本质原因.这一差异也是材料疲劳寿命和循环应力-应变响应存在分散性的本质原因.     

基于XFEM的复杂应力状态下疲劳裂纹扩展分析

以AZ31镁合金为研究对象,基于扩展有限元方法,对板件上0°、80°和90°这3种不同角度裂纹在9种不同应力状态交替载荷作用下的扩展形态进行数值模拟分析。结果表明,不同应力状态交替载荷作用下,相同角度的疲劳裂纹扩展形态不同;相同应力状态交替载荷作用下,不同角度的疲劳裂纹扩展形态也不同;疲劳裂纹在受到交替拉应力作用时更容易发生扩展,裂纹扩展的方向与垂直于初始裂纹的拉伸分应力有关,裂纹一般为张开型/I型;在受到交替压应力和剪应力作用时,裂纹一般为滑移型/II型;裂纹完全开裂时,疲劳裂纹的长度与循环次数成正比。     

不锈钢管道焊缝金属疲劳短裂纹行为的实验研究Ⅱ.裂纹萌生,扩展与 …

基于“有效短裂纹准则”,用复型研究了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道焊缝金属光滑试样表面的短裂纹萌生、扩展与交互作用行为。结果表明：有效短裂纹（ＥＳＦＣｓ）萌生于δ铁素体与奥氏体基体的交界处。ＥＳＦＣｓ扩展具有明显微观结构短裂纹（ＭＳＣ）和物理短裂纹（ＰＳＣ）两阶段特征。主导有效短裂纹（ＤＥＳＦＣ）行为是ＥＳＦＣｓ交互作用的结果,适于表征短裂纹行为。ＤＥＳＦＣ扩展率的分散性与ＥＳＦＣｓ密度的分散性有     

基于红外热成像技术的聚乙烯管道裂纹缺陷无损检测

利用ANSYS有限元法模拟了内表面有裂纹缺陷的聚乙烯管在施加热空气时的红外无损检测过程,从而确定了表面温度分布与裂纹缺陷大小和位置之间的关系。为了验证ANSYS模拟管道内表面裂纹缺陷结果的正确性,搭建了空气加热热激励方式的主动红外热成像试验平台。试验结果和模拟结果基本吻合,说明有限元数值计算方法可以作为研究红外热成像技术的一种手段,为聚乙烯管道内部缺陷的红外检测技术提供数值模型。