压裂泵泵头体失效分析

压裂作业技术是油气田稳定增产的重要措施,其对压裂泵的质量要求非常高。某油田作业的压裂泵发生多起泵头体交变腔开裂现象,为了研究其失效机理,采用宏观检验、力学性能测试、断口分析及有限元分析等方法对裂纹性质及萌生扩展机理进行分析。结果表明:起始断裂区位于吸入腔与柱塞腔的过渡圆弧处,在交变应力与腐蚀介质的作用下发生腐蚀疲劳开裂失效。对泵头体的设计加工等方面提出了改进建议,为预防同类压裂泵发生疲劳腐蚀提供了参考。     

压裂泵泵头体裂纹原因分析及应对措施

材质为38CrNi2MoVA的压裂泵泵头体,在使用仅30 h即出现裂纹。通过金相、宏观断口、化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜分析等理化试验,对该泵头体裂纹原因进行了分析。结果表明,该38CrNi2MoVA泵头体化学成分中的C、Ni及强度和冲击韧性均低于技术要求,且泵头体内盐酸的强腐蚀作用,导致泵头体发生腐蚀疲劳裂纹。对泵头体内壁进行表面防腐渗氮处理及严控生产工艺,可预防裂纹的发生。     

板状构件的疲劳裂纹形成及疲劳寿命预估

采用虚功原理分析了大范围损伤条件下平面应力板状构件的疲劳裂纹形成及疲劳寿命预估问题。导出了平面应力板状构件在大范围损伤条件下的疲劳裂纹形成及疲劳寿命预估的封闭解答。该方法力学概念清晰、明确,可广泛用于分析各类板状构件在大范围损伤条件下的疲劳裂纹形成及疲劳寿命预估问题。为预估板状构件的疲劳裂纹形成及疲劳寿命提供了新思路和新方法。     

扭转构件的疲劳裂纹形成寿命预估

利用损伤力学推导了大范围损伤下的预估圆轴扭转的疲劳裂纹形成寿命的封闭解答公式,给出了确定损伤演化方程中材料常数的方法及算例。     

起落架凸耳疲劳寿命预估技术研究

通过有限元分析,分别采用峰值应力法和应力梯度法对两种尺寸、三种应力水平下的起落架凸耳的疲劳寿命进行预测,并和试验结果进行了对比。结果表明,在低应力集中区,峰值应力法能给出准确的预测结果;而在高应力集中区,应力梯度法能预测更准确。     

冷轧机支撑辊的疲劳裂纹形成寿命预估

应用大范围损伤下预估非纯弯曲梁疲劳裂纹形成寿命的封闭解答公式,预估了冷轧机支撑辊的疲劳裂纹形成寿命.本文方法具有简单有效的特点,为预估冷轧机支撑辊的疲劳裂纹形成寿命提供了新思路和新方法.     

柱塞泵泵头体失效分析

对柱塞泵泵头体的断裂失效进行分析、检验,发现渗碳淬火时造成很大应力,在泵体应力集中严重的部位产生了裂纹,受高工作应力的作用,裂纹扩展而断裂。这与成分偏析、混晶组织、表面加工粗糙及热处理质量差等因素有关。     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

基于工业CT的材料疲劳寿命预测

在分析材料的工业CT图像基础上,提出了一种疲劳寿命预测方法。在该方法中,首先将裂纹的萌生、扩展过程分为显微尺度细观裂纹、CT尺度裂纹和宏观裂纹三个阶段;然后采用不同的裂纹萌生、扩展标准对材料疲劳寿命进行预测;最后相加各阶段预测寿命,得到材料疲劳寿命。与疲劳累积损伤理论法、名义应力法等相比,该方法预测的材料疲劳寿命具有较高的精度。     

提高材料疲劳寿命的激光处理技术

激光淬火，激光冲击和激光表面合金化，这三种激光表面处理新技术用于改善航空结构钢３０ＣｒＭｎＮｉＳｉ２Ａ，航空铝合金７４７５、２０２４等材料的疲劳寿命结构表明：三种技术各有自己的特点和适用范围，其提高疲劳寿命的机理也有所不同。     

提高材料疲劳寿命的激光处理技术

激光淬火、激光冲击和激光表面合金化．这三种激光表面处理新技术用于改善航空结构钢３０ＣｒＭｎＮｉＳｉ２Ａ、航空铝合金７４７５、２０２４等材料的疲劳寿命结果表明：三种技术各有自己的特点和适用范围，其提高疲劳寿命的机理也有所不同。     

铆钉连接件细节应力分析及疲劳裂纹形成寿命预估

实现在役直升机桨毂阻尼器螺栓的原位检测能够降低维护成本,但在螺栓−机油润滑剂−紧固件的装配结构中,润滑剂引起的声阻抗差异可能引起螺栓表面缺陷的漏检和误判。为实现对在役直升机桨毂阻尼器螺栓裂纹的检测,采用超声相控阵探头分别对螺栓“R”型倒角的裂纹与螺杆表面的裂纹进行检测。同时为了验证润滑剂对裂纹检测的影响,利用超声相控阵探头对润滑剂耦合的装配螺栓进行检测,并与暴露在空气中的螺栓检测结果进行对比。结果表明：在2种耦合状态下,超声相控阵扇扫都可有效检出螺栓“R”型倒角与螺杆表面刻深0.1 mm以上当量的缺陷;螺栓表面涂有润滑剂时,缺陷回波幅值与无润滑剂时相差1%~6%,两者回波幅值之差在1 dB左右。因此,为降低润滑剂对刻深0.1 mm当量的桨毂阻尼器螺栓表面裂纹检测的不利影响,可以在参数设置中增加1 dB增益进行检测。     

双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析

研究了双相钢焊点特征,对不同匹配双相钢搭接焊点进行了疲劳试验,获得了焊点的载荷寿命曲线.研究了双相钢焊点的疲劳裂纹扩展及失效形式,分析和解释了疲劳过程中的现象,并根据裂纹的实际扩展路径,提出了局部等效张开应力强度因子keq,从断裂力学的角度对双相钢焊点的疲劳失效进行了分析.结果表明,keq能够有效地关联具有不同厚度,不同熔核直径的搭接焊点试样的疲劳寿命,是反映双相钢焊点疲劳强度的有效参量,能够用来预测焊点疲劳寿命.     

基于损伤等效的压裂泵柱塞疲劳载荷谱研究

在页岩气作业中,压裂泵柱塞受到周期性载荷的作业易出现疲劳破坏,而压裂泵柱塞产品开发初期没有疲劳计算所需的实测疲劳载荷谱。针对此问题,根据6000型机械压裂泵的百万冲次试验测试柱塞组件的应变载荷谱,采用一定方法对柱塞的疲劳载荷谱进行等效编谱,评估柱塞疲劳寿命并对柱塞的结构进行优化设计,最后锁定柱塞设计数据。通过分析证明了通过测试与仿真相结合可评估柱塞疲劳耐久性,提升产品质量。为了减少重型件产品设计的验证时间,基于采集的柱塞载荷谱以一定方法获得柱塞疲劳载荷谱。基于等效损伤原理,采用block cycle方法进行柱塞台架试验载荷谱的提取,为后续搭建柱塞台架试验台提供设计依据。     

风力发电机组内轮毂体疲劳寿命计算与研究

结合有限元和疲劳损伤理论,以轮毂为对象进行疲劳寿命的计算与研究。研究了单位载荷下有限元计算结果、疲劳载荷和材料S-N曲线。对轮毂体的热点使用绝对值最大主应力法,结合拟合得到的铸件材料S-N曲线计算得到疲劳损伤云图,对轮毂的疲劳寿命进行快速评估。该方法的研究为风力发电机组上其他铸件疲劳寿命提供了参考。     

搅拌摩擦焊搅拌头疲劳寿命的模拟研究

针对搅拌摩擦焊稳定焊接阶段,建立搅拌头受力模型与有限元分析模型,由计算结果可知,在稳定焊接阶段,前行处搅拌头根部为搅拌头薄弱部位,在垂直于搅拌头轴线方向,正侧面受拉应力,背面受压应力,分别为115.5, 127.5 MPa,若设计不当易从此处断裂。在此基础上结合Ramberg-Osgood模型,采用应变-寿命(E-N)法,对搅拌头进行疲劳寿命估算。结果表明,在当前焊接工艺参数下,搅拌头疲劳循环寿命为3.896×10~9次,可焊接6.487 25×10~4 m,不会出现疲劳断裂。结合实际生产中搅拌头并未出现断裂这一现象,今后在搅拌头设计中应更多考虑搅拌头焊接时的粘着磨损现象。     

油田注水泵泵头体裂纹的焊接修复

3H-8/450型高压三柱塞泵是油田注水采油的重要设备,它由泵身及泵头组成.工作时,泵头承受工作压力为40MPa,介质为带有腐蚀性的油田污水,动作频率为370次/min,工作环境十分恶劣.泵长期在这种环境下运行,液力端泵头处常常因产生腐蚀疲劳裂纹而发生泄露现象,导致大多数没有达到设计使用寿命的泵头提前报废.国内各油田每年因这种破坏而报废的泵头有几百台,经济损失很大.因此,对报废的泵头进行修复重新利用就显得十分必要.     

激光冲击提高航空材料的疲劳寿命概述

一、引言用激光冲击提高航空材料的疲劳寿命是70年代才出现的新技术。70年代初,美国贝尔实验室开始研究用高密度激光束诱导的冲击波来改善材料的疲劳性能。1976年,B.P.Fairand和A.H.clauer对7000系列的航空铝合金和不锈钢进行激光冲击处理,发现试件处理后的硬度、強度和疲劳性能得到较大的改善。1978年,贝尔实验室和美国空军飞行动力实验室联合进行激光冲击研究。试     

异种铝合金搭接焊接头的疲劳特性及其寿命预测

采用冷金属过渡(CMT)焊技术对2.5 mm厚的6082合金板和A35合金板进行了搭接焊.采用电液伺服疲劳试验机以1 Hz恒频率、-1的应力比(R)和分别为0.2％、0.265％、0.4％、0.465％、0.535％的应变幅检测了搭接焊接头的疲劳特性.通过计算得到了搭接焊接头的低周疲劳特性参数σf',b,εf',c,K...