铝合金活塞的应力强度因子计算

基于某汽油机硅铝合金活塞的最大爆发工况,建立了装有活塞销的活塞三维有限元模型.对其进行了热强度和机械强度的有限元分析.计算得到活塞的应力集中点的位置,也即裂纹源的位置,通过在活塞实体模型上增加裂纹面及裂纹体,得到裂纹尖端场的应力强度因子,并分析得出机械负荷作用下的应力强度因子对裂纹的扩展起决定作用.     

含表面裂纹T型叶根应力强度因子的数值计算

采用三维有限元方法计算在离心力作用下T型叶根的应力强度因子.在有限元分析中考虑了T型叶根与轮缘的接触作用,应用位移相关技术计算了沿裂纹前缘各点的Ⅰ型应力强度因子.结果表明:在裂纹前缘Ⅰ型应力强度因子在极角α等于π/2时达到最大值;随着裂纹深度与裂纹长度比率的增大,裂纹前缘各点的Ⅰ型应力强度因子增加.这些结果对于叶根表面裂纹的扩展、剩余强度以及疲劳寿命的评估是非常有用的.     

Ⅰ型断裂尺寸效应及裂纹扩展阻力曲线的有限元分析

针对三点弯曲法在测定混凝土等材料断裂能时存在不同程度的尺寸效应现象,基于有限元软件ABAQUS,建立5种不同尺寸、几何相似的混凝土梁,采用线性内聚力模型模拟裂纹尖端微小内聚力区域的力学特性,分析单边带预制裂缝的三点弯曲梁的Ⅰ型断裂开裂过程,针对其尺寸效应和裂纹扩展阻力曲线开展研究。结果表明,随着试件尺寸的增大,试件断裂过程区的相对长度和名义强度减小,应力强度因子和峰值荷载及对应挠度值增大;小尺寸结构破坏模式的延性特性较显著,而大尺寸结构表现出更加显著的脆性特性;尺寸效应定律的线性形式能较好地反映名义强度和试件尺寸之间的关系;通过材料的裂纹扩展阻力曲线获得裂纹失稳扩展临界点所对应的宏观断裂能,其值与输入的数值模拟参数基本一致,采用裂纹扩展阻力曲线获取材料断裂能是可行的。     

电厂蒸汽管弯管应力计算和疲劳行为的研究

管道弯头的研究是国内外的一个热点，文中利用叠加模型，提出了椭圆截面变厚度弯管的应力计算公式，并通过自行设计的管系得到实验验证；同时推荐使用半椭圆表面裂纹的应力强度因子和直管曲率修正的计算表达式，通过对12Cr1MoV钢的抗疲劳性能测试，验证了推荐公式比实测有8－10的安全系数，符合工程要求，文中提出的计算公式可供工程直接应用，图5表2参3。     

平面应变三点弯曲浅裂纹试样的η因子表达式

由于工程实际中裂纹多以浅裂纹的形式存在,且浅裂纹裂纹体与深裂纹裂纹体的力学特性存在显著差别,因此,国内外有关学者已日益重视浅裂纹裂纹体的力学性能等的研究。本文由实验标定结果,推导出了16Mn钢平面应变三点弯曲浅裂纹试样的η因子表达式,并将η因子分解成弹性部分η_e和塑性部分η_p。结果表明:ηe和ηp因子是裂纹长度比a/W的函数,且与材料性能参数有关。经过结果比较表明,本文的表达式与有限元计算结果相差不大。     

应用混沌优化神经网络分析混凝土坝裂缝的稳定性

分析了用断裂力学有限元计算应力强度因子在混凝土坝裂缝实时监测、实时分析中的不足，提出了采用四层神经网络计算应力强度因子的解决途径，利用混沌优化算法对四层神经网络进行了改进，应用实例对其改进效果进行了检验，实例分析表明，四层优化神经网络计算的应力强度因子接近于用断裂力学有限元计算的应力强度因子，因此，可以将其应用于实际工程。     

斜裂纹对转子扭转剪应力的影响

为研究斜裂纹对转子扭转剪应力的影响,分析计算了转子倾角(裂纹面与轴线的夹角)大于60°的斜裂纹在不同裂纹深度比下不同位置的应力强度因子KⅢ。计算结果表明:相同倾角的斜裂纹在同一位置的应力强度因子随着裂纹深度比a/R的增大而增加;在相同深度比和倾角的情况下,应力强度因子KⅢ随着与裂纹中心距离的增大逐渐减小,并且倾角越大在边缘处衰减得越快。拟合了不同裂纹深度比a/R(a/R0.4)和不同倾角下所对应的应力强度因子曲线,定义了斜裂纹与横向裂纹扭转剪应力的临界相对差值Wcr,确定了在不同工程允许误差所对应的临界倾角cθr。该临界倾角可以在工程应用中用来判断何时可以采用横向裂纹模型代替斜裂纹模型。     

含2条偏置三维内裂纹试件单轴拉伸下裂纹扩展数值模拟

为探究不同岩桥角及不同裂纹倾角下的标准立方体试件在单轴拉伸作用下的裂纹扩展及裂纹尖端的应力强度因子的变化规律,利用Franc3d软件对不同方案的含两条偏置三维裂纹的试件进行了单轴拉伸数值模拟研究,同时以单轴拉伸下含单裂纹试件的试验结果作为验证对比,验证了数值模拟的合理性。结果表明,不同岩桥角与不同裂纹倾角下双裂纹试件裂纹之间呈现"相互吸引"与"相互排斥"作用;预制裂纹内侧尖端的翼裂纹扩展小于预制裂纹外侧尖端;相对Ⅰ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化呈现先增大后减小再增大再减小的规律,相对Ⅱ型应力强度因子随着预制裂纹尖端距离的变化呈现先减小后增大再减小再增大的趋势;岩桥角越大,整体上的相对Ⅰ型应力强度因子越小,不同岩桥角的相对Ⅱ型应力强度因子几乎一致;预制裂纹的倾角越大,相对Ⅰ型应力强度因子越小,而相对Ⅱ型应力强度因子总体上越大。研究成果为进一步认识裂纹扩展特性奠定了基础。     

汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据

根据多年从事汽轮机零部件的强度有限元分析共性技术的研究成果,提出了汽轮机零部件强度有限元计算结果的9类设计判据,介绍了汽轮机零部件载荷与应力的分类以及有限元分析的设计原则,给出了汽轮机零部件稳态最大负荷工况强度、瞬态变工况强度、转动零部件超速工况强度、蠕变强度与刚度、应力腐蚀强度、高周疲劳强度、轴向动静间隙、裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的设计判据.规定出局部应力的许用范围和设计判据的应用范围.使用这些设计判据,可以在设计阶段校核与分析汽轮机零部件强度和寿命设计的安全性,为汽轮机零部件结构设计的安全性评价和优化改进设计提供了依据.     

异径三通接头模压成形

本文介绍几种异径三通接头的模压试验准备、试压情况、试件情况和结论。     

采用应力分析法评估锅炉高温三通强度及其寿命

针对锅炉高温三通的结构特点,提出了评价其强度及寿命的有限元应力分析方法.强度评估采用应力分类原则并使用密赛斯当量应力,总体膜应力区域引入开孔减弱系数概念以避免分析模型复杂化;寿命中的疲劳损伤部分按弹性瞬态考虑,并采用应力指数法简化模型,以提高计算效率;蠕变损伤部分考虑材料的塑性及蠕变松弛作用.以一个实际锅炉三通为例,结合通用有限元软件ANSYS进行了其强度及寿命的计算,结果表明:该三通符合锅炉使用30年的预期,该方法可用于锅炉高温三通的强度及寿命计算.     

含缺陷管子蠕变断裂寿命的估算

本文研究了不同尺寸的表面裂纹对于12Cr1MoV 钢过热器管子高温蠕变断裂寿命的影响。试验结果表明:随着表面裂纹的长度和深度的增加、含缺陷管子的高温蠕变断裂寿命显著降低。根据试验结果,本文提出了蠕变断裂切向应力与管子表面缺陷尺寸之间的关系式。利用该公式,可以估算含缺陷管子的高温蠕变断裂应力。本文可供设计锅炉过热器时作参考。     

核电汽轮机转子结构应力腐蚀裂纹扩展研究

建立二维轴对称转子模型,有限元计算转子结构的应力场和稳态温度场.以这些计算结果为基础,采用Clark裂纹扩展模型和Paris裂纹扩展模型分析在不同的裂纹尺寸下转子结构中某点的应力腐蚀裂纹扩展速率,比较两种模型在工程实际应用中的优劣.     

应用有限元法研究柴油机活塞的断裂破坏

本文应用有限元法和光弹性试验对活塞顶的裂纹进行断裂力学分析。针对活塞结构复杂的特点,推荐一种能对实际零件进行断裂分析的有限元计算法,计算程序简单,计算精度较高,可给出实际零件裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子。另外,应用光弹性试验对活塞模型进行了断裂分析,叙述了试验中应注意的事项。对一台柴油机的活塞顶断裂破坏进行了分析,给出了裂纹存在对活塞顶应力场和温度场的影响,以及裂纹尖端附近的应力强度因子。有限元计算值和光弹性试验值吻合良好,并且同实际破坏相符合。     

大坝及岩基的仿真有限元模型的精度分析

针对大坝及其基岩的仿真分析中影响有限元精度的几个关键因素；位移模式、单元形态和边界条件等，从最基本公式着手，分析了引起误差的原因，对提高有限元计算精度作了研究，并结合实例进行了分析，得到了一些有意义的结果。     

考虑裂纹缺陷的弧形钢闸门有限元分析

针对裂纹缺陷对弧形钢闸门强度的影响,运用有限元理论和ANSYS子模型技术,建立弧形钢闸门有限元模型,从弧形钢闸门整体模型不同位置取实体子模型,在实体子模型中考虑不同位置、不同长度、不同深度的裂纹缺陷,进行弧形钢闸门有限元计算分析。实例应用结果表明,裂纹缺陷处应力集中系数均随裂纹缺陷尺寸的增加而增大,缺陷处应力集中呈尖端效应,在构件运行时,裂纹区域应力集中会诱发裂纹扩展,减小构件的有效承载面积,降低结构的疲劳强度,在实际工程中应尽量避免裂纹的存在。     

基于锅炉管道三通的CAE分析及收敛性研究

本文以一个锅炉管道三通为例进行仿真分析,对网格划分的方法和技巧进行了研究。运用收敛性分析方法判断网格划分的合理性,并通过经验公式验证了有限元分析及网格划分的准确性。     

启动工况下汽轮机转子疲劳寿命消耗和裂纹扩展量的计算

本文根据汽轮机转子材料30CrMoV钢低周循环疲劳和高温疲劳裂纹扩展试验,用暂态变物性温度热弹塑性有限元对冷态启动工况下的汽轮机转子进行应力场分析结果分别进行无裂纹转子疲劳寿命损耗和转子疲劳裂纹扩展估算,并对估算方法及应力强度因子计算进行了初步分析。     

过热器出口三通导汽管结构改造消除三通焊口裂纹的产生

张家口发电厂1号机组在大小修期间对过热器出口三通焊口进行金属检验时，多次发现过热器出口三通焊口有裂纹，本结合多次的处理过程，并通过1号炉三通出口导汽管改造的具体情况，对过热器出口三焊口裂纹产生原因进行分析，以供参考。     

CAD技术在柴油机机体设计中的应用

介绍了用Auto-CAD三维图形处理功能与有限元分析系统相结合建立大规模复杂结构有限元网络模型的方法，并以此对某柴油机机体进行结构强度分析。通过计算和分析，确认了该柴油机机体的薄弱部位，进而对其进行改进设计，寻求合理的结构方案。这对于提高机体结构强度，大幅度降低机体裂纹故障率具有指导意义。