采用分析设计评价尿素合成塔上封头腐蚀凹坑的安全性

运用有限元方法研究某厂尿素合成塔上土封头腐蚀凹抗的弹性应力分布与应力集中系数，并用分析设计方法对直径540mm，深度45mm的球缺形凹坑进行了强度校核，其结果是安全的。     

表面波纹度和凹坑对线接触弹流的影响*

由于加工误差和表面损伤等,轴承零件表面会出现不同的表面形貌,表面凹坑和波纹度严重影响线接触表面的润滑性能。采用系统法求解高载和低载下波纹表面和凹坑表面的润滑膜压力和膜厚以及表层Mises应力,发现表面波纹度会使油膜压力出现波动,压力波峰处的压力值会大于光滑接触表面的油膜压力,表面会出现应力集中,高载时波纹度的影响更明显;表面凹坑会使凹坑两侧出现尖锐的压力峰,表面凹坑两侧出现肿块;当凹坑在接触中心时,油膜压力对凹坑深度非常敏感,较小的凹坑深度就会导致油膜崩溃;而出口区的凹坑会使二次压力峰移动到凹坑靠近接触中心的一侧,而且峰值压力远大于正常接触压力,凹坑处有局部高应力和严重的应力集中,高载时较小的凹坑深度会引起相对更明显的压力峰和应力集中。     

表面波纹度和凹坑对线接触弹流润滑的影响

由于加工误差和表面损伤等,轴承零件表面会出现不同的表面形貌,表面凹坑和波纹度严重影响线接触表面的润滑性能。采用系统法求解高载和低载下波纹表面和凹坑表面的润滑膜压力和膜厚以及表层Mises应力,发现表面波纹度会使油膜压力出现波动,压力波峰处的压力值会大于光滑接触表面的油膜压力,表面会出现应力集中,高载时波纹度的影响更明显;表面凹坑会使凹坑两侧出现尖锐的压力峰,表面凹坑两侧出现肿块;当凹坑在接触中心时,油膜压力对凹坑深度非常敏感,较小的凹坑深度就会导致油膜崩溃;而出口区的凹坑会使二次压力峰移动到凹坑靠近接触中心的一侧,而且峰值压力远大于正常接触压力,凹坑处有局部高应力和严重的应力集中,高载时较小的凹坑深度会引起相对更明显的压力峰和应力集中。     

前缘凹坑及涡流发生器对风力机翼型气动性能影响

通过风洞试验，对相对厚度为21%的风力机翼型及前缘凹坑进行研究。前缘凹坑损伤是采用三维软件进行建模，并利用3D打印技术对模型进行加工的。本次风洞试验考虑了光滑模型、前缘凹坑模型以及增加涡流发生器(VG)后翼型的气动性能。通过对升力系数及压力系数的分析进行流态判读，并采用荧光丝线方式进行流动显示，揭示了翼型失速过程。同时，测试结果表明，前缘凹坑会降低翼型的升力系数，增加翼型的阻力系数。而在前缘带凹坑的翼型上安装VG后，可以改善前缘凹坑翼型的气动性能。     

基于模拟分析的刮板输送机中部槽结构优化

采用有限元软件对刮板输送机中部槽中板受力进行分析，发现中板中部及两侧均出现不同程度应力集中情况，增大中板磨损从而降低使用寿命。基于此，对中部槽结构进行优化，在中板上布置凹坑降低中板应力集中程度，后通过模拟对比有限凹坑规格及布置参数，最终确定凹坑直径、深度分别为2 mm、7 mm，凹坑间距、排距均为50 mm。将优化方案应用到SGZ1000×3×1000中部槽上后，按照磨损报废表明确定中部槽运输量可达到2 000万t，优化前中部槽运输量为1 500万t，所提中部槽结构优化方案取得较好成果。     

汽车钢板弹簧断裂失效分析

采用金相及断口分析等方法,对早期疲劳断裂失效的汽车钢板弹簧进行综合分析,得出结论:钢板弹簧产生疲劳断裂的主要原因是由于喷丸工艺控制不当,致使弹簧表面存在较多的凹坑,这些凹坑在弹簧工作时成为应力集中点而形成疲劳源。     

基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析

应力集中对桁架节点处疲劳寿命影响显著,焊缝处几何形状不规则,易产生应力集中,可能导致结构破坏。为了研究结构的几何尺寸和焊缝的几何形状对焊缝处应力集中系数的影响,将总应力集中系数分解为焊缝几何应力集中系数和热点应力集中系数的乘积形式。用有限元方法分析焊缝长度、焊缝熔深、弦杆厚度和焊脚尺寸对几何应力集中系数和热点应力集中系数的影响,并拟合经验公式。结果表明:弦杆厚度对应力集中影响不大,焊缝截面形状和焊缝长度对应力集中有一定影响。     

含球形凹坑球壳构件剩余强度系数的计算

研究了球壳表面球形凹坑断面面积的计算方法,建立了计算公式,应用API579局部减薄2级评定方法,分别对外壁和内壁含球形凹坑的球壳建立了剩余强度系数RSF的计算方法;分析了球壳凹坑RSF计算结果的规律性,用表格按球壳凹坑的两个参量a和g列出了能直接用于工程评定的含凹坑球壳的RSF值,并提出了内壁含球形凹坑球壳免于评定的简便判据。对GB／T19624中球形容器凹坑的评定方法进行了讨论。     

型焊缝接头焊接缺陷处的应力集中

用有限元法计算了X型焊缝接头处一种可能的三维焊接缺陷所导致的应力集中,定量分析了缺陷尺寸的变化对应力集中系数的影响,结果表明缺陷高度和宽度的增加将导致应力集中系数的增大,但其增大趋势逐渐变缓;而缺陷厚度的增加则使应力集中系数减小。     

型焊缝接头焊接缺陷处的应力集中

用有限元法计算了X型焊缝接头处一种可能的三维焊接缺陷所导致的应力集中,定量分析了缺陷尺寸的变化对应力集中系数的影响,结果表明缺陷高度和宽度的增加将导致应力集中系数的增大,但其增大趋势逐渐变缓;而缺陷厚度的增加则使应力集中系数减小。     

球形容器接管环带区的应力集中系数研究

本文对球形容器接管环带区的应力及应力集中系数分布进行了研究:认为球形容器接管环带区的峰值应力及最大的应力集中系数位于离焊缝较近的球壳侧。从实测的接管环带区应力集中系数数据出发,对斜插接管环带区的应力集中系数进行了数值分析,提出了一个可为工程实际应用的估算公式。     

X型焊缝接头焊接缺陷处的应力集中

用有限元法计算了X型焊缝接头处一种可能的三维焊接缺陷所导致的应力集中 ,定量分析了缺陷尺寸的变化对应力集中系数的影响 ,结果表明缺陷高度和宽度的增加将导致应力集中系数的增大 ,但其增大趋势逐渐变缓 ;而缺陷厚度的增加则使应力集中系数减小。     

表面粗糙度对三维应力集中系数及疲劳寿命的影响

利用半椭圆微缺口表征表面粗糙度,建立了平板表面形貌的三维有限元模型,总结了微缺口参数对表面应力集中系数的影响规律。建立了表面应力集中系数与表面粗糙度之间的经验公式,预测了不同表面粗糙度下平板的疲劳寿命。研究结果表明：应力集中系数与表面粗糙度成正相关关系;当缺口数大于10时,应力集中系数随缺口数的增加而恒定;当间宽比大于5时,多缺口已经失去缓和应力集中的作用;疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而缩短。     

具有局部应力集中的机械零件结构可靠性分析

针对具有局部应力集中的机械零件对实际工程结构的损害问题,采用神经网络技术模拟基本随机变量和应力集中系数之间的关系,能够直接获得应力集中系数的显性表达式。在这个基础上,将神经网络技术获得的应力集中系数的显性表达式和可靠性理论相结合,解决应力集中情况下的机械零件结构可靠性问题。结果表明:模拟得到的应力集中系数显性表达式能够直接应用到机械零件的可靠性分析中,获得可靠性计算结果。这将为工程结构的可靠性分析提供了理论依据,而且提出了机械零件结构可靠性分析的新方法。     

表面微织构硬质合金对钛合金的三维摩擦仿真分析

为分析硬质合金表面织构化在摩擦过程中的降磨机理,通过ABAQUS有限元软件进行三维建模仿真分析,建立沟槽、半圆凹坑、菱形凹坑和方形凹坑的织构化硬质合金模型。结果表明:硬质合金表面织构化能够有效避免摩擦过程中的应力集中现象,改善应力分布,相对于无织构表面来说,大幅降低了接触区域的平均应力;微织构的存在改善了钛合金表面应力梯度过大的现象;沟槽型织构能够增大散热面积,显著降低摩擦温度,菱形织构能够控制摩擦过程中的温度增长。     

有限厚中心圆孔板的最大三维应力集中

应用有限元法对有限厚中心圆孔板的三维应力集中进行了分析。分析发现,当板厚是孔半径的2.4倍时,出现最大应力集中,若此时采用总厚度与其相等的系列分层板来代替整板,将有效地降低三维应力集中;对于厚板,最大应力集中总是出现在离自由表面1.2倍孔半径的位置。分析得到最大三维应力集中系数与相应平面解之间的近似关系;在缺口系数的基础上,研究了三维应力集中对疲劳强度的影响,并给出一个三维应力集中对疲劳强度的影响系数。     

某电厂锅炉用12Cr1MoVG钢过热器管爆管的原因

某电厂锅炉用12Cr1MoVG钢过热器管在使用约17 520h后发生爆管,为找到爆管的原因,对其进了失效分析。结果表明:该钢管长期在高温环境下服役,基体组织发生了珠光体球化,导致钢管的强度降低;在高温蒸汽环境下,钢管内壁易生成氧化皮,氧化皮的脱落、再生过程循环往复,导致钢管厚度减薄,强度降低;以上两者共同作用使得钢管的强度下降明显;由于蒸汽中含有腐蚀性元素,导致钢管内壁产生腐蚀凹坑,这些凹坑处会产生应力集中,在高温下,当应力集中程度超过钢管的强度后,就发生了爆管。     

含凹坑圆柱壳的剩余强度系数

应用API579局部减薄2级评定方法的原理，研究了含椭球面和球面凹坑圆柱壳剩余强度系数（RSF）的计算方法，建立了简便的计算公式；系统地计算了轴向含椭球面和球面凹坑圆柱壳的RSF值，并用表格按圆柱壳椭球面凹坑的两个参量a和g列出了能直接用于工程评定的RSF值。对GB／T19624中圆筒形容器的凹坑评定方法进行了讨论。     

磨损套管应力集中系数的有限元分析

通过对磨损套管的三维有限元分析,确定并分析磨损套管产生应力集中的区域及影响磨损套管应力集中系数的因素。结果表明,套管磨损形成应力集中区域呈轴对称地分布在最大磨损深度两侧的一定范围内,在磨损率小于等于25%时,磨损区域全部处于应力集中区,大于25%时,应力集中区只占整个磨损区域的一部分;磨损深度是影响应力集中系数的主要因素,磨损长度只有在小于0.4m时才影响应力集中系数的变化。     

亚临界雷诺数下凹坑圆柱绕流数值模拟分析及减阻性能研究

为研究非光滑圆柱绕流减阻性能,采用SST k-ω湍流模型对亚临界雷诺数R_e=40 000下凹坑圆柱绕流进行数值模拟及减阻性能研究。对凹坑深度、内部形状、分布形式进行了结构参数敏感性分析,研究各参数对凹坑圆柱绕流减阻性能的影响规律。结果表明:凹坑圆柱具有较好的绕流减阻效果;阻力系数、升力系数均随凹坑深度增加呈先减小后增大的变化趋势,且在h=0.015D时,凹坑圆柱绕流具有最佳减阻效果;圆柱形凹坑圆柱平均阻力系数为0.923,球面形凹坑圆柱平均阻力系数为0.94;菱形分布凹坑织构的圆柱绕流阻力系数平均值为0.923,矩形情况为0.973。