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.     

弹簧碰撞塑性应变及有限元分析材料模型选用研究

采用有限元软件仿真分析了弹簧碰撞塑性应变特性及材料模型对塑性应变和当量应力的影响。建立弹簧模型，假定弹簧材料不变，使用不同速度的撞击物撞击弹簧，撞击物模型分别选用刚体模型和动塑性模型，分析塑性应变的产生原因。仿真结果表明了刚性模型和动塑性模型对塑性应变及最大当量应力的影响，对碰撞仿真过程中材料模型的选取具有指导意义。     

广义塑性模型在面板堆石坝静力计算中的应用

为了探讨广义塑性模型在土石坝仿真分析中的适用性,分别采用广义塑性模型和邓肯E-B模型对卡基娃堆石坝进行三维有限元静力计算,并结合现场监测资料,对比分析了不同本构模型下堆石和面板应力变形的差异。结果表明,两种模型计算的堆石应力变形规律相似,广义塑性模型计算的水平位移和沉降远小于邓肯E-B模型,更符合实际观测资料;第一主应力比较接近,第三主应力相差较大;竣工时面板变形规律基本一致,蓄水期时面板坝轴线方向位移分布差别较大,邓肯E-B模型计算的面板挠度大于广义塑性模型。与广义塑性模型相比,邓肯E-B模型计算的面板压应力偏大、拉应力区域较大。     

基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法

提出了基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法;介绍了汽轮机转子等效应力采用等直径实心圆柱模型的计算公式和有限元数值计算方法;给出了采用人工神经网络技术在线计算汽轮机转子等效应力的方法和步骤,并提供了600 MW汽轮机高、中压转子等效应力的计算实例.结果表明:将人工神经网络技术应用于汽轮机转子等效应力在线监测中,提高了汽轮机转子等效应力的计算速度和精度,并为汽轮机转子等效应力和寿命的在线管理提供了依据.     

地下厂房洞室群围岩三维非线性粘弹塑性流变分析

地下洞室围岩在软岩地质条件下会产生流变效应,考虑"围岩—喷锚支护"系统的整体力学效应,在西源模型的基础上,提出了以塑性屈服函数及应力水平和长期强度大小关系为两个控制参数的双开关西源模型,建立包含流变时间、应力水平和塑性屈服函数等在内的粘弹性应变增量和粘塑性应变增量表达式;岩石未进入塑性屈服状态只考虑粘弹性应变增量,进入屈服状态后就应考虑粘塑性应变增量。将建立的非线性粘弹塑性流变模型编入三维弹塑性有限元程序,利用初应变法将应变增量转化为该应力水平下单元虚拟节点荷载,考虑锚杆、锚索的加固效应和喷层提供的支护抗力,最终求解围岩塑性区范围及其应力、应变和位移。以某抽水蓄能电站地下厂房洞室群为例,分析其"围岩—喷锚支护"系统30d流变过程中围岩塑性区、变形位移及锚杆应力变化规律,结果表明所建非线性粘弹塑性模型能较好地分析地下洞室的流变效应,可为工程设计施工提供合理建议。     

板坯质量诊断模型重要钢种热物性参数的计算方法

对板坯质量在线诊断分析预测模型CISDI_SQDS ONLINER2011中耦合考虑的几个重要钢种热物性参数的冶金物理意义和数值计算方法进行了详细讨论,包括线性热膨胀系数、临界应变、临界应力和凝固潜热,模型投入实际运行后计算结果合理、计算过程可靠,表明模型在进行理论分析时所引入的热物性参数计算方法具有合理性和可靠性。     

基于径向基函数神经网络的汽轮机转子等效应力计算模型

为解决汽轮机转子应力的在线监测问题,建立了基于径向基函数(RBF)神经网络的汽轮机转子等效应力计算模型,对比了用有限元和RBF神经网络模型两种方法计算得出的冷态、温态、热态和极热态4种启动工况下转子调节级叶轮根部圆角处的等效应力.计算结果表明:RBF神经网络模型计算结果与有限元法解的结果非常相近,且计算简便、耗时少,可以应用于汽轮机转子等效应力的在线计算,为汽轮机转子寿命在线管理提供依据.     

锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜在线监测技术研究

建立了高温受热面炉内壁温在线监测模型、氧化膜生长模型、氧化膜应力在线监测计算模型和氧化膜脱落评估模型等.在此基础上,开发了锅炉高温受热面蒸汽侧氧化膜管理系统,并利用该系统对某600MW超临界锅炉高温受热面炉内管壁温度和蒸汽侧氧化膜厚度及应力状态进行实时计算与分析.结果表明:利用该系统可以减小沿烟道宽度方向的热偏差,有效降低偏差屏的炉内温度,减缓管内氧化膜生成速率;通过对温度变化速率、氧化膜应力状态的实时监测,可以积极预防氧化膜的脱落和堆积.     

基于弹塑性本构的RPV顶盖贯穿件焊缝安定性分析

对CRDM贯穿件建立带J形焊缝的有限元分析模型,选取基于应力应变曲线的非线性随动强化Chaboche模型,依据ASME BPVC-III-1-NB-3228.4的规定进行材料塑性条件下的安定性分析.结果表明:塑性安定性分析方法可以有效降低分析的保守性,材料弹性假定下安定性无法保证的区域可以通过塑性安定性分析得以保证.     

镍基合金C276高温拉伸力学性能的试验分析

在500～650℃高温条件下对镍基合金C276进行了拉伸力学试验.为了准确分析该材料的力学性能,采用真实应力、应变对试验数据进行了处理,分析了温度对弹性模量、屈服应力、断裂强度以及延伸率的影响,给出了该材料在真实应力、应变下各温度的应力-应变硬化系数,以及屈服强度和断裂应力随温度变化的关系曲线.结果表明:镍基合金C276在高温下具有屈服流变现象和良好的塑性.     

300MW机组锅炉汽包寿命在线监测系统的研究

采用三维有限元理论,对300MW机组锅炉汽包在内压作用下的应力场进行了分析,所得到的理论应力集中系数比TDR301的推荐值大17.3％,并用热弹性理论计算准稳态下汽包的热应力。在此基础上对TRD301给出的疲劳寿命计算方法提出了改进建议,开发了一套300MW机组锅炉汽包寿命在线监测系统。该系统利用计算机、智能化数据采集和通信转换对锅炉汽包运行全过程实行温度、压力和寿命的管理。经在某电厂1021t/h锅炉上运行,效果良好。达到了对锅炉汽包寿命进行在线监测和指导锅炉运行的目的。     

基于Elman神经网络的超超临界机组汽水分离器应力在线软测量模型

根据超超临界锅炉汽水分离器的结构特点建立了三维有限元模型,以某1000MW机组为例模拟了其启动过程的总应力场．将有限元法和神经网络法相结合,以有限元计算结果作为训练样本,以介质压力和筒体壁温序列为辅助变量,建立了基于Elman神经网络的分离器应力动态软测量模型,通过模型的训练,确定了准确的应力预测模型结构．应用电厂实际运行监测数据对所建立的Elman网络软测量模型进行验证,结果表明：模型计算结果可很好地逼近有限元结果,预测精度高,实时性好,可为锅炉寿命的在线监测提供数据支持．     

Two-dimensional modeling of electrochemical and transport phenomena in the porous structures of a PEMFC

A two-dimensional CFD model of PEM fuel cell is developed by taking into account the electrochemical, mass and heat transfer phenomena occurring in all of its regions simultaneously. The catalyst layers and membrane are each considered as distinct regions with finite thickness and calculated properties such as permeability, local protonic conductivity, and local dissolved water diffusion. This finite thickness model enables to model accurately the protonic current in these regions with higher accuracy than using an infinitesimal interface. In addition, this model takes into account the effect of osmotic drag in the membrane and catalyst layers. General boundary conditions are implemented in a way taking into consideration any given species concentration at the fuel cell inlet, such as water vapor which is a very important parameter in determining the efficiency of fuel cells. Other operating parameters such as temperature, pressure and porosity of the porous structure are also investigated to characterize their effect on the fuel cell efficiency.     

An analytical model for the prediction of strip temperatures in hot strip rolling

In hot strip rolling, sound prediction of the temperature of the strip is vital for achieving the desired finishing mill draft temperature (FDT). In this paper, a precision on-line model for the prediction of temperature distributions along the thickness of the strip in the finishing mill is presented. The model consists of an analytic model for the prediction of temperature distributions in the inter-stand zone, and a semi-analytic model for the prediction of temperature distributions in the bite zone in which thermal boundary conditions as well as heat generation due to deformation are predicted by finite element-based, approximate models. The prediction accuracy of the proposed model is examined through comparison with predictions from a finite element process model.     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。     

水工弧形钢闸门未焊透缺陷的有限元分析

鉴于水工钢闸门的焊接质量直接关系到闸门运行安全,运用有限元理论和ANSYS子模型技术,建立含未焊透缺陷的弧形钢闸门有限元模型进行模拟分析。结果表明,在模拟尺寸范围内,考虑未焊透缺陷中最不利情况,即整体焊缝未焊透,未焊透缺陷应力集中系数介于2~12之间,且随未焊透深度增加呈增大趋势;其中,角焊缝最大应力集中系数为3.44,对整体结构影响较小,而对接焊缝最大应力集中系数为12.0,严重超出材料的相应容许应力,会引发裂纹,降低结构强度,因而在实际工程中,应尽量避免对接焊缝未焊透现象。     

调峰汽轮机转子热应力及寿命损耗在线监测系统

依据调峰机组的实际运行数据,利用九节点有限单元法计算了汽轮机转子的温度应力场,确定了转子的危险截面和最大应力部位。在此基础上,修正了转子的一维热应力简化计算式,计算调峰汽轮机转子疲劳寿命损耗,建立了转子热应力及寿命损耗的线监测数学模型。并在Windows95/98操作基础上开发了转子应力监测软件。该监测系统对电厂的实际运行具有重要的指导意义。     

液压升降坝工作原理及结构性态分析

液压升降坝是一种新型的可升降活动的坝型,目前尚无设计规范。介绍了液压升降坝的结构、原理及特点,根据液压升降坝的结构特点和实际运行工作条件,采用弹性力学三维有限元法建立了三维有限元模型,计算分析了不同工况下升降面板及支承结构的应力和变形,并研究了其工作性态。结果表明,液压升降坝面板与坝后液压杆、支撑杆交接处几何形态发生突变,易产生应力集中,需设置合适的连接过渡装置以减小应力集中。     

巨型水电站采用垫层蜗壳的分析与探讨

以某巨型水电站的蜗壳组合结构系统(由钢板、座环、固定导叶、垫层及外围混凝土所构成)为研究对象,取蜗壳进口包含一个完整固定导叶在内的扇形区域作为循环结构的基本有限元模型,考虑钢衬和混凝土间的滑动摩擦接触性质,重点从应力和变形特性对垫层蜗壳各典型方案进行了优化分析和探讨。研究表明,对于复杂的蜗壳组合结构有限元分析,从计算代价和计算精度来讲,循环结构模型是全三维模型较为合理的替代;适当选取垫层变形模量、厚度和铺设范围,垫层蜗壳可以应用于巨型实际工程。