水工金属结构在役高强螺栓轴向应力超声波测量方法及应用

为了解决在役水工金属结构钢闸门高强螺栓轴向应力的测量难题，研究了基于声弹性原理的超声波测量螺栓轴向应力的技术方法。介绍了螺栓标定试验的方法，测量设备和探头的选择，螺栓样品质量的质量要求。分析了螺栓轴向应力测量误差的影响因素，重点研究了螺栓温度和有效加紧长度对超声波飞行时间的影响。对实际工程中螺栓轴向应力的测量和有限元法进行了理论计算，结果表明超声波法测量螺栓轴向应力技术满足工程应用需求。     

关埠引水工程内水压力作用下隧洞管片受力与接缝变形研究

利用有限元软件建立关埠引水工程隧洞管片三维数值模型，系统分析了管片应力、接缝变形及螺栓应力在不同工况下的变化规律。结果表明：内水压力会显著影响隧洞衬砌管片的力学性能，随着内水压力的增大，管片应力、接缝变形及螺栓应力也随之增大，盾构隧洞衬砌管片最大拉应力为3.263 MPa,最大压应力为6.612 MPa、管片接缝变形最大为0.28 mm, TBM隧洞衬砌管片最大拉应力为0.192 MPa,最大压应力为2.952 MPa、管片接缝变形最大为0.08 mm,连接螺栓的应力变化与接缝变形能相互吻合，接缝变形越大，螺栓应力也越大，最大值为604.01 MPa。研究结果可为输水隧洞衬砌结构的设计与分析提供参考。     

高温螺栓松驰的剩余应力计算

结合电厂用高温合金螺栓，介绍了应力松驰现象，并根据金属材料的高温松驰和蠕变理论计算了螺栓长时间工作后的剩余应力。     

贯流式水轮机联轴螺栓断裂失效分析

某水电厂水轮机联轴螺栓在运行中发生断裂,通过应力计算、显微金相、扫描电镜、力学性能等试验对其进行分析。结果表明,螺栓为非正常的网状铁素体组织,致使螺栓冲击功明显降低,以及Mn、S等夹杂物的存在,使得基体局部应力集中而产生裂纹源是螺栓断裂的主要原因。     

内水压力作用下水工隧洞管片衬砌结构数值模拟分析

隧道衬砌管片结构直接影响隧道整体安全。本文以某输水水工隧洞为研究对象,利用有限元软件建立三维模型,计算管片变形与应力、接缝变形和螺栓应力,系统分析了内水压力作用下水工隧洞管片衬砌结构受力变形规律。研究表明,管片衬砌结构在内水压力作用下主要呈现向外的变形趋势,环向应力主要以环形拉应力为主;水头高度对不同位置接缝的裂缝宽度影响较小,裂缝平均宽度与水头高度的增长呈现线性关系;同一接缝的外侧开度较大,内侧开度较小,但同一接缝的裂缝开度差值接近;螺栓对于裂缝开度具有一定的限制作用,对于不同接缝和同一接缝不同开度,接缝宽度越大,当螺栓固定程度相同的情况下,螺栓对于裂缝的限制作用越大。     

基于ANSYS的悬挂励磁机转子结构可靠性分析

为保证悬挂式励磁机的可靠性,运用ANSYS对转子挠度、扭转强度、联轴螺栓的强度和槽楔应力分布进行仿真计算,结果表明:静止状态下,套在发电机轴时励磁机转子铁芯挠度不影响励磁机气隙均匀分布;短路时,联轴螺栓的剪切和转轴的局部应力集中情况良好;转子联轴螺栓在预紧力和重力下的最大应力和交变弯应力幅值合理;额定工况和超速工况下,槽型的变形量和应力分布合理,转子槽楔强度能满足励磁机在额定及超速时安全要求。励磁机转子设计满足励磁机额定运行的机械强度要求。     

基于ANSYS Workbench的水轮机顶盖螺栓有限元分析

水轮机的工况转换频繁,顶盖与座环之间的联接螺栓在受到荷载的作用下,如若发生松动或者断裂,就会造成水淹厂房甚至机毁人亡的严重后果。利用ANSYS Workbench软件建立水轮机顶盖与座环联接螺栓的计算模型,采用有限元分析方法,计算分析在不同甩负荷工况下,联接螺栓所受的最大应力以及危险截面所处的位置。计算结果表明:在甩82.5 MW负荷时,联接螺栓所受的应力最大。采用超声波在线监测预警系统对最危险螺栓进行实时监控,防止意外发生。     

新桥船闸闸门支铰连接螺栓断裂分析

针对新桥船闸闸门支铰连接螺栓存在的断裂问题,结合现场检测结果,分析了支铰连接螺栓断裂的原因,指出其断裂主要是闸门上、中、下支承铰轴不同心,支铰轴同心度存在较大偏差所造成的;同时,螺栓材质选用不当及螺栓松动亦加速了螺栓的断裂.进一步分析了闸门在不同支承约束情况下构件应力的分配变化规律,并提出了改进措施和建议.     

技术供水泵膜片联轴器螺栓断裂原因分析

某抽水蓄能电厂技术供水泵与电机轴间采用膜片联轴器连接,机组投运不久后发生联轴器螺栓断裂问题。对联轴器螺栓断裂的原因进行了分析,认为厂家安装时轴线调整方法存在问题使螺栓存在疲劳应力,加之螺栓自身退刀槽加工粗糙造成应力集中及金属底座浇筑不规范带来的振动加剧导致了此次螺栓断裂。     

汽轮机高压主汽门螺栓断裂失效分析

某电厂汽轮机高压主汽门螺栓发生断裂失效,对材质为20Cr1Mo1VNbTiB的断裂螺栓进行了理化试验和失效分析。结果表明：主汽门螺栓在加工制造过程中热处理工艺控制不当,导致金相组织存在粗晶,机组运行过程中,螺栓高应力的粗晶区发生沿晶开裂并不断扩展,最终发生主汽门泄漏和螺栓断裂失效。给出了防止由于粗晶问题造成螺栓失效的措施。     

船闸闸门三支承铰连接螺栓断裂研究

针对船闸闸门三支承铰连接螺栓存在的断裂问题，结合对其进行的检测与研究，分析了支铰连接螺栓断裂的原因，指出支铰连接螺栓的断裂主要是由于三支铰轴不同心、支铰轴同心度存在较大偏差所造成的；同时，螺栓材质选用不当及螺栓松动亦加速了螺栓的断裂．此外，进一步分析研究了闸门在不同支承约束情况下构件应力的分配变化规律，提出了改进措施和建议，从而消除了螺栓断裂隐患，确保船闸的运行安全。     

变电站避雷针法兰盘高强螺栓风振疲劳性能分析

为明确避雷针法兰盘高强螺栓风振疲劳性能以及预紧力对疲劳性能的影响，以某变电站高耸避雷针结构为例，在整体结构梁单元模型风振动力计算的基础上，对避雷针法兰盘连接部位建立局部精细化实体模型，借助整体结构所得截面剪力和弯矩时程，对局部实体模型进行计算，得到高强螺栓上的应力时程；运用雨流计数法得到变幅应力谱，根据Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论和Ｓ-Ｎ曲线，得出螺栓疲劳损伤值，并分析了预加力和法兰盘厚度对疲劳损伤的影响。结果表明:预紧力和外荷载在高强螺栓中产生的应力不能简单叠加计算，须分荷载步连续计算或通过试验获得；结构的风振效应越大，螺栓风振疲劳损伤也越显著；预紧力大小对螺栓风振疲劳性能影响显著，预紧力施加的不足或者长期损失可能使结构的疲劳寿命明显下降甚至发生疲劳破坏事故。     

水轮机大轴螺栓裂纹形成机理研究

某水电厂大轴联接螺栓材质为S35C钢,大约在服役6.5万h后产生裂纹。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪、能谱分析仪、显微硬度机、拉伸试验机及冲击功试验机等手段,对螺栓宏观、化学成分、硬度、室温力学性能、金相、能谱和电子显微形貌开展了分析试验研究。结果表明,因螺栓为非正常的网状铁素体组织,致使螺栓冲击功明显降低,螺栓基体中某些夹杂物及显微孔洞的存在,使局部应力集中,孔洞在拉应力的作用下随形变过程不断扩大、贯通,最后形成较大的裂纹。     

热-力耦合下法兰连接钢管混凝土柱稳定性研究

法兰连接钢管混凝土作为一种新型创造性组合结构,在火灾工况下对其温度传递规律及温度场分布规律的研究较少。利用COMSOL建立法兰连接钢管混凝土柱组合结构的数值模型,研究受火前后组合结构在侧向荷载作用下的挠度变化、预应力螺栓应力应变的变化、混凝土损伤量变化,并分析该组合结构的稳定性。研究结果表明：钢管外壁升温较快,在火灾发生后螺栓在构件水平荷载作用下所受的应力有着较大的增加,法兰与螺栓接触位置处法兰的应力有着明显的重新分配。随着构件的温度升高,沿着螺栓中线的位移逐渐增加,构件的挠度增加了近十倍。在火灾发生前随着水平荷载的增加构件的损伤主要发生在混凝土背部,但在火灾后,混凝土损伤范围有着明显增加。因此,在火灾发生后在水平荷载作用下,法兰连接钢管混凝土结构承载能力变差。     

混流式水轮发电机顶盖螺栓的安全性设计方法

顶盖是混流式水轮机的关键部件之一,其结构及功能的完整性直接影响机组的安全运行;而对于保证顶盖的安全,其把合螺栓的设计至关重要。工程上普遍使用的简化设计方法是直接将工作载荷分配在把合螺栓上,再根据螺栓所分配的载荷乘以安全系数得到预紧力。然而随着水轮发电机组的容量和结构尺寸远超从前,需要改进简化的顶盖螺栓设计方法。参考VDI2230基准,对螺栓进行安全性设计:根据夹紧要求初选螺栓规格,然后根据把合条件查找相应的螺栓预紧力;再根据实际情况,确定各自承担的预紧载荷和工作载荷;最后对螺栓的载荷、夹紧体表面的应力以及拧入长度等进行校核。图6幅,表1个。     

BoltMikeⅢ型超声波螺栓应力检测仪在盘香式启闭机上的应用

在多绳盘香式启闭机安装调试过程中,首次采用BoltMikeⅢ型超声波螺栓应力检测仪对钢丝绳联接螺栓进行了测试.测试结果表明,通过该技术的应用,能够调整盘香式启闭机钢丝绳受力均匀,保证设备的安全运行.     

水泵水轮机顶盖螺纹副安全校核及应力分析

抽水蓄能电站在电网中往往承担着调峰、调频、事故备用等作用,水泵水轮机组启停频繁,运行工况多变,对于顶盖和座环的连接螺栓而言,受力更加复杂,对螺纹副连接的安全校核至关重要。同时,螺纹副的特殊结构决定了其应力分布并不均匀,掌握其应力分布规律有利于更好地进行螺纹副连接的校核及优化设计。文章在对某蓄能电站顶盖座环连接螺栓的螺纹副进行安全校核基础上,考虑弹塑性变形条件,采用有限元方法对含螺纹在内的顶盖座环整体结构开展计算,得到螺纹副应力分布规律,对水泵水轮机顶盖座环连接结构进一步研究和探索。     

钢结构中螺栓紧固应力的超声测定

声弹性力学是一种新兴的实验力学，与光弹性力学相比具有相当大的优越性，介绍采用了回波重合法测定高强螺栓的轴向应力、取得满意的结果。     

弧形闸门铰座基础埋件的安装技术探讨

弧形闸门铰座基础埋件，特别是采用一期混泥土的基础螺栓结构的埋件，在安装过程中可能会遇到一期混凝土浇筑施工和锚块与应力锚索强拉引起的变位和变形，从而影响支铰安装精度以及闸门运行质量。本文试就基础螺栓架结构的埋件安装进行讨论。     

考虑环间接头力学特性的盾构隧洞纵向分析模型

盾构隧洞环间接头具有明显的非线性力学特性，合理模拟其受力变形响应是隧洞纵向变形分析中的难点。针对此问题提出了一种简便实用的环间接头分析模型，采用可传压不传拉的接触面单元模拟环间接触，采用基于埋置梁广义位移法的梁单元模拟螺栓，能够同时考虑环间接头处的非线性接触状态和接头螺栓的轴向刚度和剪切刚度，且适用于各种环间连接螺栓形状（直螺栓、弯螺栓或斜螺栓）。通过算例，将有限元模型与理论解析模型计算结果进行对比，验证了该模型的准确性。将该模型应用于某实际工程中穿越断层破碎带的盾构隧洞的纵向变形分析，结果表明:输水盾构隧洞在均质基岩中状态稳定，在断层破碎带区域衬砌环间缝变形和螺栓应力显著增大，但均在设计控制范围之内。该模型可为工程安全建设及运行提供一定参考。