评定含局部减薄缺陷圆柱壳的新公式及其应用

应用实验数据,选用能自动识别区域的简单函数,分区域拟合含缺陷圆柱壳的鼓胀系数M1,建立了计算含矩形缺陷圆柱壳剩余强度系数(RSF)的新公式,其计算精度高于或相当于API 579 1级评定和BS 7910中相应的计算公式;采用鼓胀系数M1,给出了2级评定相应的计算公式;应用20段评定法分别建立了轴向含三角形、椭圆形和圆弧形凹坑圆柱壳的剩余强度系数计算公式,计算了含三角形和椭圆形凹坑圆柱壳的RSF1值,并用表格列出了能直接用于工程评定的RSF1值.     

压力管道直管段局部减薄缺陷评定的新公式

研究了压力管道含局部减薄直管段的评定理论和方法:利用剩余强度系数的新公式和爆破失效剩余强度系数的新数据,建立了外壁含规则化减薄直管段(圆柱壳)剩余强度系数的计算式RSFo;应用薄壁直管剩余弯矩系数m的计算式、边界理论解和有限元计算结果,建立了内外壁含规则化减薄直管段剩余弯矩系数RMC的计算式;提出了失效载荷因子的新概念,导出了规则化减薄直管段的失效准则、判据和极限弯矩的计算方法;由失效判据导出了规则化减薄直管段的安全评定判据,建立了含局部减薄直管段的评定方法。     

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。     

含局部减薄缺陷压力管道承载能力研究

局部减薄缺陷会降低压力管道的承载能力,影响管道的安全运行。通过应力强度评定、极限载荷分析及安全评定标准三方面对含局部减薄缺陷压力管道的承载能力进行系统研究,研究了缺陷尺寸(缺陷相对轴向长度,缺陷相对环向角度,缺陷相对深度)对许用载荷、极限载荷和安全评定载荷的影响规律。结果表明,在内压作用下,缺陷相对深度对管道的承载能力影响最大,缺陷相对轴向长度次之,缺陷相对环向角度的影响最小。对比分析发现许用载荷和安全评定载荷基本吻合,极限载荷值高于许用载荷值34.92%左右;许用载荷与安全评定载荷的比值会在一定范围内波动,存在缺陷尺寸相关性;极限载荷值与许用载荷值的比值和局部减薄缺陷的尺寸无关。相对于极限载荷,许用载荷、安全评定载荷是安全的,符合工程应用的要求。     

含多局部减薄缺陷压力管道的安全评定方法讨论

局部减薄是压力管道常见的一种体积型缺陷,在管道的服役过程中不仅会出现单个局部减薄缺陷,甚至会有多个局部减薄缺陷。通过有限元方法模拟内压作用下含双局部减薄缺陷管道获得其极限载荷,讨论了在不同的轴向和环向排列方式以及不同的局部减薄相对深度下,两局部减薄缺陷间的距离对压力管道极限载荷影响程度的差异。然后对所计算模型应用API 579-1 ASMEFFS-1—2007《适合服役》与GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中对多局部减薄(凹坑)处理方法进行评定,并与有限元得到的结果进行比较,发现两评定规范既存在着保守性,也存在着不安全性。最后对两评定规范所论述的方法进行修正,提出了一种新的用于内压作用下含多局部减薄缺陷管道的多局部减薄处理方法。     

圆柱壳、锥壳及球壳局部壁厚减薄的评定标准——推荐澳大利亚的检验准则

我国对在役压力容器局部壁厚减薄时的评定准则,至今尚无标准可循。作者在本文内特将澳标中已正式颁布实施的检验准则予以推荐。其中有关评定参数及验收准则曲线的制定颇有参考价值,可供检验人员和规程编制组借鉴。     

含内局部减薄缺陷高温弯管蠕变极限载荷及其安全评定

根据P91材料高温等时应力应变本构关系,对高温含内局部减薄缺陷弯管的蠕变极限载荷进行了研究。研究表明,高温蠕变极限载荷在蠕变初期急剧下降,之后下降趋缓,该现象反映了高温下材料蠕变劣化过程。不同应变准则下蠕变极限载荷变化规律一致。根据有限元计算结果,提出了与蠕变时间无关的蠕变极限载荷计算方法,得到了含内局部减薄缺陷高温弯管的安全评定方法。     

含初始缺陷的加强复合材料圆柱壳的非线性屈曲分析

综合考虑几何非线性、材料非线性、横向剪切效应以及初始几何缺陷等因素，对带有加强筋和加强环的复合材料圆柱壳的屈曲问题进行了分析研究。所得数值结果与有关试验值及其它已知解吻合良好，因而可用于实际工程中加强复合材料圆柱壳的设计计算，同时表明这里给出的本构关系对于弹塑性屈曲分析是适用的，并提出保证结构完整性、改善结构整体屈曲性能的关键是控制制造加工质量，减少初始缺陷。     

内压作用下局部减薄弯头的极限载荷及其安全评定

管道在使用中受介质腐蚀或冲蚀作用以及机械损伤会发生局部减薄 ,降低使用的安全性。对带有此类缺陷的直管已有评定规范和解析解 ,但对局部减薄弯头 ,国内外尚无评定规范且少有研究。本文在对局部减薄直管的极限载荷和无缺陷弯头的应力状态进行研究分析的基础上 ,提出了内压作用下局部减薄弯头极限载荷的计算式 ,并给出评定局部减薄弯头安全性的方法。用公式计算所得结果与有限元分析结果很一致。     

我国"压力管道体积缺陷塑性失效评定方法"的应用与讨论

“九五”期间,国家质量技术监督局锅炉压力容器检测中心主持的国家重大科技攻关项目对含局部减薄缺陷压力管道的评定方法进行了全面研究,其成果编入了GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》附录H。在利用该方法进行直管的完整性评定时,发现计算结果有两种不合理现象,通过反复计算与分析,找到了产生不合理现象的原因,并提出了初步的解决方法。     

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。     

脱层复合材料圆柱壳屈曲的实验研究

脱层的存在将会大大降低层台结构的屈曲载荷。本文首先针对在轴压载荷作用下含脱层的复合材料层合圆柱壳，设计了测试其稳定性的实验方案。然后利用位移传感器、应变传感器、声发射仪器和红外热像仪等实验仪器，对含任意位置脱层与不含脱层的圆柱壳的屈曲载荷进行了实验测试，并对实验进行了精度分析。最后给出了实验结果并进行了讨论。     

Strip Layer Method for Analysis of the Three-Dimensional Stresses and Spread of Large Cylindrical Shell Rolling

As the traditional forging process has many problems such as low efficiency, high consumption of material and energy, large cylindrical shell rolling is introduced. Large cylindrical shell rolling is a...     

内压作用下圆柱壳开孔接管的分析设计方法

对于带径向接管的圆柱形压力容器,提出了一种以薄壳理论为基础的应力分析方法。与前人采用各种简化理论解不同,该方法基于精确的圆柱壳Morley方程解以及两圆柱壳交贯线处精确的边界条件,从而提高了解的精度,其适用范围扩大至开孔率0.93。一系列密网格三维有限元解验证了解的可靠性。本文根据作者所提出的理论解给出了圆柱壳大开孔补强的分析设计方法,分析表明：在大开孔情况下等面积补强法没有足够的安全裕度。     

带齿薄壁短圆筒振动试验模型的相似设计方法

针对带齿薄壁短圆筒振动分析的试验模型简化问题,基于相似理论提出一种动力学相似模型的设计方法。以带3个锥形齿的薄壁短圆筒为典型研究对象,应用Donnell非线性应变-位移理论建立数学模型,得到带锥形齿薄壁短圆筒的频率方程,并使用量纲分析法建立带锥形齿薄壁短圆筒原型与完全几何相似模型的动力学相似关系,在此基础上,重点研究简化为不完全几何相似的相似模型设计方法,并推导了理论计算公式。为简化说明,以将薄壁短圆筒上3个锥形齿简化为T形齿为例,分别给出将其中1个锥形齿简化为T形齿、2个相邻较近的锥形齿简化为1个T形齿和3个锥形齿简化为2个T形齿等三种不同情况的设计方法,并采用有限元法对简化前后的原型和模型的固有特性进行对比,验证了所提出相似设计方法的有效性和正确性。     

摆动从动件圆柱凸轮机构的CAD动态图解设计

根据速度瞬心的概念,推导出滚子摆动从动件圆柱凸轮机构压力角的简单关系式,提出了一种求解最小凸轮平均圆柱半径的CAD动态图解法,介绍了在AutoCAD平台上自动设计的过程。     

基于响应曲面法的轴承钢GCr15高速外圆磨削参数优化

为充分发挥轴承钢GCr15优越的材料性能,保证GCr15轴承等产品的加工质量和加工效率,开展了高速外圆磨削参数优化研究。选用立方氮化硼（CBN）砂轮进行GCr15的高速外圆磨削响应曲面试验,根据试验结果建立磨削力、磨削温度、变质层深度等磨削结果的回归模型。结合回归模型与磨粒的最大未变形切屑厚度模型,综合分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削参数对磨削结果的影响规律。以磨削结果综合最小为目标,进行磨削参数的多目标优化,通过试验验证优化模型和优化结果的正确性。     

一种复杂结构件圆柱面扩散焊缝阵列超声检测方法

航空发动机某高温合金盘构件采用盘体与叶片环进行焊接的方式制备,由于构件结构复杂,在检测圆柱形焊接面缺陷时,采用单晶超声检测换能器检测效率不高,缺陷信号信噪比低。为提高该种结构件的检测能力,研究圆柱面焊缝的阵列超声自动检测方法,分析面积型缺陷和声源的相对位置对缺陷反射声压和波型转换的影响,提出一种基于双阵列换能器的一发一收检测方案。根据高温合金盘结构设计基于双阵列换能器的声束发射-接收方法和圆柱面焊缝全覆盖检测方案;基于时域有限差分方法建立高温合金盘的阵列超声声学响应仿真模型,对检测参数进行设计和优化。对含有人工缺陷的实际试样进行检测试验,结果表明所提出的双阵列超声换能器检测方法能有效检测到圆柱面焊缝区域?2 mm的当量缺陷。