构件疲劳破坏的数值模拟分析

简单介绍了基于有限元分析结果进行疲劳寿命估算的基本理论和思路 ,运用ANSYS程序对一典型构件进行有限元数值模拟 ,得到应力强度因子 ,并进行了疲劳寿命估算。得出不同裂纹长度的应力强度因子幅值、裂纹扩展率和疲劳寿命。分析结果与用解析法的计算结果基本相近 ,同时体现了有限元法在构件疲劳寿命评估和“损伤容限”设计领域的优越性和可靠性     

基于FRANC3D的三维疲劳裂纹扩展的数值模拟

介绍了三维断裂分析软件FRANC3D(Fracture Analysis Code in 3 Dimensions)以及相关原理,详细说明了FRANC3D对于复合型裂纹断裂的判定依据、断裂后新裂纹前缘面的形成过程以及软件进行疲劳裂纹扩展计算的一个完整过程。最后,由应用实例验证了FRANC3D预测疲劳裂纹扩展路径及构件寿命的准确性。     

25Mn和27SiMn材料焊接性对比研究

根据焊接理论对25Mn和27SiMn的碳当量、冷裂纹指数、热裂纹指数、再热裂纹指数以及层状撕裂敏感指数等焊接性进行了充分的分析对比。针对2种材料拟定了焊接方法,利用该方法对材料进行了焊接评定比较试验,结果表明采用合理的焊接工艺方案,能使焊接合格率达100%。     

激光沉积Ti65钛合金低周疲劳性能

对激光沉积制造的Ti65钛合金进行室温低周疲劳实验,对比研究了高、低功率试样的低周疲劳性能。结果表明,高、低功率试样均表现出循环软化的特征,随着应变幅的增加,试样的软化率在不断提高;相同应变幅下,高功率试样的软化率和疲劳寿命高于低功率试样。通过损伤演化模型对疲劳寿命进行预测,预测结果较为准确,均处于1.5倍分散带以内。低应变幅下,低功率试样疲劳源萌生于气孔缺陷,高功率试样疲劳源萌生于表面裂纹,低功率试样裂纹萌生速度明显快于高功率试样,疲劳寿命更低;高应变幅下,试样具有多疲劳源,疲劳寿命明显下降。不同功率试样的裂纹均以穿晶断裂的形式进行扩展。     

红外图像在长输天然气管道焊接裂纹检测系统中的应用研究

焊接质量直接影响天然气运输安全,为此研究了红外图像的长输天然气管道焊接裂纹检测系统,提升了裂纹检测效果。该系统利用超声波激发电路发送超声波至长输天然气管道,产生热量;通过红外图像采集卡采集由热量形成的红外图像,传输至计算机;计算机通过红外图像分析模块处理获取的信息,得到焊接裂纹检测结果,若属于焊接裂纹实施现场警报,在日志内存储焊接裂纹相关信息;红外图像分析模块利用热响应差分法增强红外图像,通过自适应区域生长方法分割增强的红外图像,得到异常温度区域,通过数学形态学提取原始红外图像的焊缝轮廓信息,中级融合异常温度区域与焊缝轮廓信息,提取裂纹。实验证明,该系统可精准检测管道焊接裂纹,裂纹提取的完整性与质量较高;在检测微小裂纹时,依旧具备较优的检测效果;该系统分割红外图像时的敏感性与特异度均较高,分割效果较佳。     

塔式起重机起重臂疲劳裂纹扩展的机理分析

塔式起重机起重臂下弦杆疲劳裂纹影响因素多,裂纹形成过程复杂。从塔式起重机起重臂的工作载荷和焊接残余应力特征出发,应用断裂力学理论分析了起重臂疲劳裂纹萌生点和疲劳裂纹的扩展过程。针对塔式起重机承受随机载荷的特点,应用时间循环法估算塔式起重机起重臂的疲劳裂纹扩展寿命。研究结果表明:疲劳裂纹在下弦杆与腹杆焊接处萌生;疲劳裂纹扩展的主要原因是交变应力与变幅小车循环次数的累积作用,并为现役塔机的安全评定提供了理论分析依据。     

含不同缺陷结构材料的动态断裂行为研究

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,结合落锤冲击加载试验台,研究了含不同缺陷结构材料的动态断裂行为。研究结果表明:缺陷结构的存在对试件断裂形态及裂纹起裂过程没有影响,对裂纹的扩展具有明显的抑制作用;含孔洞缺陷结构比含裂纹缺陷结构材料对裂纹扩展的抑制作用更加明显;相较于无缺陷结构材料的裂纹扩展速度和动态应力强度因子变化趋势,含裂纹缺陷结构材料与之基本一致,含孔洞缺陷结构材料与之相差较大。     

基于物联网技术的桥式起重机剩余寿命评估系统

以桥式起重机为研究对象,针对其使用情况的随机性和不确定性,采用物联网技术实时记录载荷量及循环次数,形成疲劳应力谱。以雨流计数法和Miner等效法理论为基础,获得桥式起重机的等效应力幅。运用曲线回归模型刻画裂纹尺寸与等效应力幅的相关关系,实现对裂纹尺寸的实时预测。将回归预测获得的当前裂纹尺寸带入断裂力学公式中,对桥式起重机的疲劳剩余寿命加以估算。经实例验证,将物联网技术和回归预测技术应用于数据收集和裂纹尺寸预测,具有简便、实用的特点,不仅能够准确快速地估算构件的疲劳剩余寿命,而且还可以克服断裂力学中要求具有初始裂纹尺寸的弊端。     

回转窑重要工件缺陷处理及预防

<正>回转窑是备料生产系统的重型关键设备,其运转状态是否良好直接影响整个生产线的效率和效益。所以现场工作人员必须熟练掌握回转窑主要构件缺陷的处理和必要的维护保养知识,以减少设备构件更换率,保证良好工况,从而提高整个生产系统的工作效率。构件一般缺陷的处理表面缺陷的补焊重要构件要求加工后各工作表面无缺陷。目前对大型铸钢件尚难以完全达到。采用一般的补焊方法时,由于焊后不允许再做热处理,焊接热影响区与     

含裂纹缺陷的脆性材料冲击三点弯曲试验

为研究冲击动态载荷作用下,含裂纹缺陷的脆性材料动态断裂行为。采用数字激光动态焦散线实验系统和自主设计的落锤冲击加载平台,记录了含不同裂纹缺陷的有机玻璃(PMMA)试件在落锤冲击作用下的破坏形态和破坏过程,分析了运动裂纹扩展过程中的动态应力强度因子和速度的变化趋势。结果表明:试件中的裂纹缺陷对运动裂纹的扩展具有导向作用。不同倾角的裂纹缺陷对运动裂纹扩展的作用效应也不相同;其中,倾斜裂纹缺陷和水平裂纹缺陷对运动裂纹的扩展具有明显的抑制效应。     

矿区电力工程施工现场安全监测系统设计

矿产资源开发力度的加大,使得矿区供电面积也逐渐扩大,矿区电力工程施工现场规模与复杂度也呈现逐渐上升的趋势,极大地增加了施工现场安全风险,威胁矿区工作人员与大型机械设备的安全,设计了矿区电力工程施工现场安全监测系统。系统硬件单元包括电力监测仪硬件电路设计单元、主控芯片选取单元与GPRS通信芯片选取单元;软件模块包括电力监测仪软件程序设计模块、主控芯片初始化程序设计模块与电力工程施工现场安全预警模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了矿区电力工程施工现场安全监测系统的运行。实验数据表明,应用设计系统后电力参数相对误差减小,安全预警合格率提高,充分证实了设计系统具有更好的电力安全监测效果。     

煤成(层)气资源综合开发中的合层压裂可行性评价

针对临兴—神府示范区煤(成)层气资源纵向上岩性叠置、多层系交互赋存、薄层/夹层发育的地质赋存特征,及薄互层、接触或邻近产层间单层压裂可改造性差的技术难题,提出了适用于煤成(层)气资源综合开发的合层压裂工艺理念。采用数值模拟方法,通过分析产层间界面胶结强度、界面倾角、层间应力差、压裂施工排量等因素对合层压裂裂缝扩展的影响,优化了压裂施工参数,优选了适宜于合层压裂工艺的储层条件,并基于岩石破裂和界面断裂准则,综合考虑煤体结构、界面力学与储层应力场等因素,建立了煤成(层)气储层合层压裂可行性的多级评价模型。     

煤层气压裂裂缝起裂扩展规律研究

我国煤层气资源丰富,裂缝系统复杂。根据常规水力压裂经验进行的地层改造效果时好时坏,难以解释。因此迫切需要对煤层气水力压裂机理进行研究,深入认识煤层气压裂裂缝起裂和扩展规律。在前人研究成果基础上,系统分析了煤岩压裂的主要影响因素及影响规律,研究了目前煤层气压裂裂缝起裂扩展规律的研究进展及存在的主要问题,并对煤层气压裂理论研究的发展方向提出建议。     

特厚煤体爆破致裂机制及分区破坏的数值模拟

为了优化并确定顶煤爆破参数,通过对爆破致裂机制的探讨,推导了爆炸作用下裂纹应力强度因子的表达式,给出了裂纹继续扩展的判断准则和裂隙区、压碎区的判定准则,运用理论分析和数值计算手段揭示了爆破致裂特性,分析了不同装药半径条件下爆破后煤体的压碎区、裂隙区范围。综合分析表明:爆炸后形成的压碎区、裂隙区与炸药性能及被爆体的物理力学特性有关,爆炸最终形成的压碎区、裂隙区半径与装药半径的比值不变,但压碎区和裂隙区半径随装药量的增加而加大。讨论认为裂隙区半径研究结果差异较大的原因与研究对象对爆破扰动的要求程度有关,爆破提高特厚、坚硬煤体冒放性主要与爆破致裂产生的宏观裂隙区有关。宏观裂隙区在15rb范围内,15rb以上的区域是微观裂隙萌生区。在进行涉及到安全防护方面的方案设计时,为保障安全性,必须考虑微观裂隙区的大小。     

带式输送机机械传动方案的综合评价与决策支持

综合运用系统工程、模糊理论和决策支持的先进技术,利用VC^＋＋实现了机械传动系统原理方案设计及其模糊评价决策支持系统。介绍了决策支持系统的总体框架结构和基本组成模块,并介绍了评价目标体系和评价决策的计算方法等关键技术,给出了一个带式输送机机械传动方案的综合评价与决策支持的实例。     

应力环境对层面区域水压裂缝扩展的影响

无论是传统的煤炭、石油、天然气资源开采,还是新兴的非常规天然气开采,控制水压裂缝尽量在指定的资源储层中横向延伸、限制储层外垂向水压裂缝的数目和扩展长度是提高水压致裂效率和保护地层环境的有效途径。层面所处的应力环境是影响水压裂缝扩展的关键因素。采用RFPA2D-Flow,对不同应力环境下,水压裂缝初至层面的扩展行为、沿层面水压裂缝最大开裂长度和水压裂缝的破坏形态进行了模拟。模拟结果表明:1应力环境对水压裂缝初至层面时的扩展行为没有影响;2沿层面水压裂缝扩展的最大长度随主应力比的增加呈双曲线降低;3双向等压时,水压致裂沿层面方向的影响范围最大;4随着主应力比的增加,层面对水压裂缝扩展的影响逐渐减小,应力的作用逐渐增加,水压裂缝沿垂直于最小主应力方向穿层面扩展。     

顾桥矿顶板水力压裂控制大巷变形技术研究

顾桥煤矿巷道顶板中具有多层关键坚硬岩层,关键岩层传递远场采动应力,致使盘区大巷围岩控制困难;用水力压裂技术切断顶板中的多层关键岩层时,要求精准可控地实现分层致裂,保障施工的有效性和安全性.为此引入成套专用技术装备,在顾桥煤矿北二采区首采工作面开展了顶板水力压裂应力转移保护盘区大巷技术试验.试验结果表明:实时监测的孔口水...     

水力压裂裂纹延伸规律模拟

基于莫尔-库伦屈服准则,以常村矿3#单一煤层为例,采用FLAC3D数值模拟软件,模拟了3#煤层在不同水力压力条件下煤体破损与压裂裂纹延伸规律。模拟结果表明:水力压裂过程中,煤体破坏类型以剪切破坏为主,压裂孔端头区域最先处于破碎损坏状态。在水力压裂压力增加过程中,压裂孔中部区域煤体中裂纹沿最大主应力方向延伸速度最快,而沿最小主应力方向裂纹延伸速度最慢;压裂孔端头区域裂纹沿竖直方向和走向方向的延伸长度基本保持一致,此区域裂纹延伸的方向受地应力影响程度明显减弱;最大主应力方向裂纹延伸长度与水力压裂压力大小基本成正比例线性关系。     

沁水盆地南部高阶煤煤层气井压裂效果关键地质因素分析

地质条件是影响煤层气井压裂人工裂缝的关键,弄清其对压裂效果的控制对提高改造工艺适应性至关重要。以压裂裂缝扩展试验为基础,分析了压裂施工曲线形态、裂缝监测数据等资料,总结了人工裂缝扩展规律,探讨了人工裂缝与煤体结构、地应力和力学性质的关系及其对产量的影响,提出了压裂工艺优化方向及改进措施。研究表明:煤体结构影响人工主裂缝长度及其复杂程度,地应力控制裂缝的开启及长度、走向,力学参数主要决定了压裂施工的难易程度;上述关键地质因素的差异性导致常规压裂工艺存在局限性。根据不同地质条件优化工艺技术,实施针对性的改造措施,可以改善增产效果。     

坚硬顶板岩层水力压裂可行性探究

为减轻采用爆破技术在坚硬顶板岩层强制放顶时对矿井安全高效生产的制约,以理论分析与数值模拟相结合的方法,开展了坚硬顶板岩层水力压裂的可行性分析。以榆神矿区某矿为研究对象,基于周向拉应力准则建立了裂缝前缘坐标系,并采用有限元软件ABAQUS进行了数值模拟分析。结果表明在水平孔沿应力方向逐渐变化的过程中,使裂缝张开的压力值保持不变;随着σh/σH的减小,裂缝开启所需压力均有增大趋势;随着σv/σH的减小,裂缝开启所需压力则有减小趋势。