纤维增强复合材料轴对称界面端的奇异应力场

提出了一种分析横观各向同性纤维增强复合材料轴对称界面端的奇异应力场的特征值法。基于横观各向同性弹性材料空间轴对称问题的基本方程和一阶近似假设,利用分离变量形式的位移函数和无网格算法,导出了关于应力奇异性指数和应力角函数的奇异性特征方程。对于纤维/基体轴对称界面端模型,特征值法给出的应力奇异性指数、相应的位移和应力角函数,与通过有限元分析得到的结果非常吻合。利用有限元计算得到的奇异应力场,结合特征值法给出的应力奇异性指数和应力角函数,通过线性外插得到了相应的应力强度系数。特征值法结合有限元分析,可以完全确定横观各向同性纤维增强复合材料轴对称界面端的奇异应力场。     

单排径向拉拔管集箱的应力分析与评定

在操作工况2.2 MPa的条件下,对新型对接焊的单排径向拉拔管集箱进行了有限元分析及应力测定,将两者结果进行比较和分析评定,得出单排径向拉拔管集箱的有限元计算与实测应力分布的结果基本一致,最大应力位于管集箱拉拔头拐角处,应力满足强度要求,疲劳寿命超过106周期.     

掺氢天然气在家用燃烧器中的燃烧特性

为了降低CO2排放，缓解天然气供应压力，促进氢能规模消纳，掺氢天然气被认为是最有前途的途径之一。目前，掺氢天然气的研究主要集中在工业上，本工作基于以掺氢天然气为燃料的家用大气式燃烧器的燃烧特性，利用Fluent软件结合GRI 2.11化学反应机理文件，建立燃烧器二维轴对称模型，对比数值模拟结果与实验结果，验证了数值模型的合理性；分析了燃料与空气不同预混量以及二次风流速对燃烧器的燃烧温度、主要自由基含量、燃烧污染物等的影响规律。结果表明，随着预混量(一次空气系数)增大，峰值温度大幅度升高，NO峰值质量分数先增大后降低，CO峰值质量分数逐渐增大；随着二次风流速(过量空气系数)增大，温度与污染物含量变化很小，与预混量的影响相比，二次风流速的影响几乎可以忽略不计。     

轴铆自转速度和进给速度对轮毂轴承性能的影响

采用弹塑性有限元法对轮毂轴承轴铆成形过程进行研究。分析了轴铆接过程铆头的梅花运动规律，将铆头作为刚体处理，在仿真中实现轴向平移和平面梅花状复合运动，同时提高了计算精度和计算效率。对轮毂轴和内圈材料进行试验，确定了轮毂轴材料的弹塑性本构关系。研究不同自转速度与进给速度条件对轮毂轴承性能的影响，对梅花状加载轨迹的轴铆成形进行了应力应变分析。结果表明：随着铆头自转速度的提高，轮毂轴承预紧力先增大后趋于稳定，铆头的自转速度增至516 r/min后内圈径向变形达到峰值；当进给速度在某一范围内变化时，预紧力和内圈径向变形会出现峰谷值；提高自转速度或降低进给速度都能减小铆接力，铆接机振动减小，提高成形质量。     

ASME外压设计新方法探讨

对2007版ASME Ⅷ-2提出的外压元件设计新方法从适用范围、载荷情况、许用压缩应力与设计系数、材料性能和加强圈设计等5个方面进行了简要分析。进而讨论了为消化吸收这一新方法需要进一步开展的工作。     

碳酸盐硫化氢复杂环境中16MnR钢应力腐蚀开裂的试验研究

针对石油化工生产装置可能出现的H2S-CO2-H2O,H2S-CO32--H2O等腐蚀类型,采用楔形张开加载预裂纹试验,研究了16MnR钢在碳酸盐和硫化氢复杂环境中的应力腐蚀裂纹扩展行为,在试验采用的复杂介质环境下,16MnR钢的应力腐蚀裂纹扩展速率为0.33×10-8~4.31×10-8mm/s。     

含表面裂纹焊接结构疲劳评定的质量等级方法

针对含裂纹焊接结构的疲劳评定,基于断裂力学的传统方法依据Paris公式需多次迭代计算估计结构寿命,计算量较大、耗时较长,不便于对工程问题做出及时快速决策。通过含裂纹结构疲劳强度与S-N曲线的等效关系,建立含裂纹结构的质量等级方法,实现快速疲劳评定。针对无限长裂纹,推导计算出与S-N曲线对应的含无限长裂纹结构质量等级,确定不同质量等级下无限长裂纹的允许深度。进而,针对有限尺寸裂纹进行疲劳裂纹扩展分析计算,基于等疲劳强度和等疲劳寿命建立无限长裂纹的等效方法,获得有限尺寸裂纹对应的等效无限长裂纹深度。以轴向载荷下含表面裂纹板为对象,采用该方法计算出一系列板厚下不同质量等级的无限长裂纹允许深度,以及不同裂纹形状比的等效无限长裂纹深度,形成裂纹尺寸等效图和无限长裂纹质量等级图。采用该方法对一典型含裂纹结构进行疲劳评定,并与基于断裂力学的传统方法进行比较,验证了质量等级方法的可行性。研究方法将有助于质量等级方法在含裂纹结构疲劳评估中推广应用,对实现含裂纹设备疲劳寿命的快速评估具有重要意义。     

多轴载荷对含埋藏椭圆裂纹平板极限载荷的影响

极限载荷是含缺陷结构完整性评定的主要参量,极限载荷的计算是否正确十分重要。在多轴应力条件下,目前通用的评定计算中一般只考虑与裂纹面垂直方向的应力σ1,忽略与裂纹面平行方向的载荷σ2,这可能会给极限载荷的计算带来误差。针对含中心埋藏椭圆裂纹的平板,推导出在双轴拉/压载荷与单轴弯矩共同作用下的极限载荷解,并通过三维有限元计算结果进行了验证。探讨了多轴载荷对极限载荷的影响,当σ1为正时,若σ20,忽视σ2会过高估计极限载荷;若σ2≥0,当σ2/σ1小于一特定值,忽视σ2会低估极限载荷,反之,忽视σ2也会过高估计极限载荷。     

圆柱壳开孔补强的弹性和弹塑性有限元分析

考虑补强圈与圆柱壳作为一个整体子模型和接触子模型，对开孔补强结构的圆柱壳进行了弹性和弹塑性有限元应力分析。比较两个子模型和弹性／弹塑性有限元分析的结果，发现接触子模型和整体子模型的圆柱壳开孔应力分布相似，但接触子模型和整体子模型在壳体和补强圈之间的接触面上的应力分布存在差异。对不同直径的接管和不同倾角的接管进行了有限元分析，分析表明，应力分布及最大应力受倾角的影响较大，受直径变化的影响不大。     

316L钢高温疲劳蠕变规律研究

通过316L奥氏体不锈钢在420、550和600℃下非间断应变疲劳和有保持时间的应变疲劳试验，对316L钢高温环境下疲劳、蠕变规律进行了研究。结果表明：材料的疲劳寿命随温度的升高而降低；保持时间增加，试样中蠕变损伤增大，循环应力松弛更多，裂纹扩展机制由穿晶方式向沿晶方式转变。