基于ANSYS有限元法的含双点及组合腐蚀缺陷管道应力分析

以大庆采油六厂埋地管道实测腐蚀缺陷为依据,用ANSYS有限元软件模拟了含双点及组合腐蚀缺陷管道表面的应力状态,研究方形、椭圆形两种双点腐蚀缺陷及组合腐蚀缺陷尺寸对管道最大等效应力的影响规律。结果表明:双点方形、椭圆形腐蚀缺陷间距分别大于60、40 mm,两缺陷相互独立,对管道剩余强度无影响;在干涉距离内,双点方形腐蚀缺陷深度对等效应力影响最大,而双点椭圆形缺陷的深度、长度和宽度影响均较大;随组合腐蚀缺陷深度增加,管道模拟等效应力增加,大尺寸缺陷深度对等效应力影响程度较大。     

基于Monte-Carlo方法含缺陷管道失效概率计算方法研究

基于应力-强度干涉理论和概率R6失效计算方法,通过Monte-Carlo模拟方法建立管道缺陷特征参数与随机数的对应关系,并建立含缺陷管道的失效概率计算方法:针对表面半椭圆裂纹的管道失效形式,当Monte-Carlo模拟次数达到1 000次时,其失效概率基本稳定,Pf=0.001 5;应用敏感性分析理论,分析各随机参数的分散性(变异系数)对含缺陷埋地输油管道断裂失效概率的影响。结果表明:断裂韧性的变化对管道断裂失效概率的影响最大,通过敏感性分析发现,屈服强度的影响最小。     

腐蚀环境中铝合金材料力学性能退化研究

针对金属材料在服役环境中由于环境介质作用而使其力学性能降低这一问题,采用元胞自动机方法对航空工程结构中的铝合金材料,在不同环境条件下的腐蚀损伤演化过程进行模拟,得到铝合金表面腐蚀损伤的形成及演化过程;最后结合计算机图形图像处理技术,对铝合金腐蚀损伤元胞自动机模拟结果进行腐蚀图像特征提取及有限元分析,得到了材料表面腐蚀损伤周围的应力分布和结构的最大承载力。     

某制导炮弹光学头罩结构动力学分析

位于电视制导炮弹前端的光学头罩是保证弹载摄像头免受气动热影响及成像质量的关键,其在发射过程中承受着复杂的载荷。为了计算得出光学头罩应力值的数值解,校核结构强度,确保膛内阶段稳定性,利用有限元分析软件ANSYS,运用大质量法,建立了光学头罩结构的动力学模型,进行了动力学仿真分析。依据动力学仿真结果,发现了结构应力集中部位,并进行了优化。仿真分析结果表明,优化后的光学头罩结构在膛内始终处于弹形变形阶段,最大等效应力小于材料的强度极限,保证了光学头罩在外界动态载荷作用下的可靠性。     

某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型。采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律。仿真结果表明：同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值。     

某迫击炮座钣力学特性的有限元分析

为研究某迫击炮座钣在密实中硬土上发射过程中的结构强度问题,建立座钣与土壤耦合力学有限元模型.采用静态分析,分别建立2种不同材料座钣置于密实中硬土上的有限元分析模型,并使用ANSYS Workbench对模型进行结构强度和刚度分析,得到不同材料下座钣的应力以及位移的变化规律.仿真结果表明:同种加载方式下,座钣所受的最大应力位置基本一致,选取TC4钛合金材料,座钣所受的最大应力远远小于其屈服极限;其结果对迫击炮座钣轻量化研究具有一定的参考价值.     

基于数值模拟的起落架锻模温度场、应力场分析

为解决某起落架锻模服役后出现严重塑性变形的问题,采用有限元数值模拟技术模拟实际模锻成形过程,并结合实验手段,研究锻模服役过程中的应力场、温度场分布,解决起落架锻模锻后出现的黏模、变形等问题。结果表明:有限元模拟结果与实际较吻合;锻模温度与应力随距型腔表面距离的增加而减小;最大等效应力值集中在型腔底部圆弧处,最大温度场分布在锻模桥部;锻模型腔表面及以下25 mm内区域温度波动较大,等效应力值在824 MPa以上。通过在此区域堆焊高性能焊材制备再制造锻模,能够提高锻模使用寿命。     

高韧性铝合金LD2的冲击试验的动态分析

通过示波式冲击试验机详细记录了锻造铝合金LD2的变形断裂过程,采用有限元分析软件ANSYS,分析了夏比(CharpyV)型缺口冲击试样的应力场分布状态。结果表明:LD2铝合金是高韧性合金,其裂纹扩展功远大于裂纹形成功,采用常规冲击方法—夏比V型缺口冲击试验检验其材料具有一定的局限性;冲击试样横纵中面的应力分布存在较大差异,横中面(Z=0)等效应力受应力集中影响较大,纵中面(X=0)等效应力近乎不变,最大等效应力出现在缺口根部;冲击试样缺口应力集中系数Kt是时间的函数,随时间的增加,Kt缓慢增大后又缓慢减小,且在整个冲击过程中,始终存在着应力集中。     

基于XFEM与Cohesive模型分析PBX裂纹产生与扩展

利用扩展有限元法(XFEM)分析PBX-9502带孔板状试件在整体压缩下由局部裂纹萌生到裂纹扩展全过程的开裂破坏机理。采用应力状态相关的强度面、非关联流动法则及Cohesive模型,描述了材料在复杂应力状态下的非线性本构行为以及材料的破坏行为。进行了数值模拟结果与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)试验结果的对比。结果表明,含孔洞的平板在整体压应力环境下孔洞周围产生局部拉伸应力,这种拉伸条件导致局部裂纹萌生。数值模拟的裂纹发展趋势与试验结果相吻合,包括裂纹时程的整体走势和拐点、启裂时刻、裂纹初期扩展速度等。基于扩展有限元方法和内聚模型法,可模拟高聚物粘结炸药(PBX)含能材料的裂纹萌生、扩展。     

炮射导弹发射过程发动机装药强度分析

为分析大过载下发动机装药的强度,采用基于Total Lagrangian方法的三维粘弹性大变形增量本构关系,用有限元方法对某轴向高过载下固体火箭发动机装药在发射过程中的应力应变场进行了数值模拟.结果表明,装药的最大等效Von Mises应力及应变值均发生在装药底部,根据最大变形能理论,最大等效应力及应变均不会引起装药结构破坏.装药与支撑面接触面积的变化,会引起装药最大等效应力和最大等效应变的变化,在装药内外两侧进行切削,会在相应位置引起应力集中.     

三元复合驱溶液组分对P110钢腐蚀电化学性能的影响

采用电化学工作站测试P110油管钢在强碱(NaOH)三元复合驱(ASP)溶液中的腐蚀电化学行为,研究ASP中不同组分、不同含量对P110钢腐蚀行为的影响,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对P110钢在ASP溶液中静态浸泡后的腐蚀形貌进行分析。结果表明,在实验条件下,P110钢在ASP、AS、A、AP溶液中,腐蚀速率依次增大。在实验浓度内,P110钢在强碱ASP溶液中钢表面形成保护性良好的钝化膜,耐蚀性随碱含量的增加而增加。加入表面活性剂起到抑制P110钢腐蚀的作用,且抑制作用随加入量增加而增强。加入聚丙烯酰胺后,耐蚀性随浓度的增加呈现先增加后下降趋势。经80℃在ASP溶液中静态浸泡20 d后,P110钢主要发生均匀腐蚀,腐蚀产物主要为Fe(OH)3、FeCO3、Fe2O3。     

装药弹动态应力有限元分析

为研究装药弹输弹过程安全性,采用ANSYS软件进行了动态应力分析。在有限元数值模拟中,一种是按实弹进行;另一种将弹体进行了合理简化,简化后可减少计算量的1/3,且结果相差不多。应力集中主要出现在弹壳部分,最大值为0.00117 MPa,与药柱屈服极限8.67 MPa相差甚远;所产生的变形的最大值为6.05×10-9m,非常微小,可以恢复。在有限元计算中采用保守的约束条件,实际输弹过程比以上值小,安全性得到保证。     

海上石油钻井管线空泡腐蚀导致穿孔的失效分析

海上石油钻井管线发生早期穿孔失效。通过材料宏观和微观分析以及力学性能测试方法对管线残件进行失效分析表明,管线穿孔失效现象符合空泡腐蚀(气蚀)的特征,管线残件材料的非金属夹杂物明显且分布不均,材料屈强比比较高。认为管线发生腐蚀穿孔现象与空泡腐蚀(气蚀)失效有关,是服役工况中因流体频繁产生的气泡破裂冲击波(力)和局部电化学腐蚀的共同作用与长期积累的结果,空泡腐蚀是主要原因。     

一种基于数控弯管仿真的管路刻线方法

为解决现有管路刻线技术过程操作繁琐、焊装精度不易保证、生产效率低的问题,提出一种基于数控弯 管仿真的管路自动化刻线技术。采用基于PROE 二次开发技术,通过对管路组件3 维模型中的特征信息提取以及NC 代码的解析,根据获取的零件特征信息及导管的YBC 信息,计算出单根管路以及相关连接件的刻线位姿,并进行实 验验证及算法精度分析。验证结果表明：该方法操作简单,通用性较好,有效地提高了管路的刻线效率及焊装精度。     

高强度无磁钢的应力腐蚀

对新研制的中碳低铬镍Mn -V无磁钢 (简称Mn -V钢 )和低碳N1310不锈钢 (简称N1310钢 )做应力腐蚀实验 ;用金相和扫描电镜观察分析应力腐蚀断口。目的在于比较不同合金成分对应力腐蚀敏感性的影响。实验结果表明 :Mn -V钢存在较严重的应力腐蚀敏感性 ,N1310钢和Mn -V钢相比 ,N1310钢的应力腐蚀敏感性得到明显的改善。     

配合精度对复合材料板螺栓接头强度的影响

运用ANSYS12.0软件对不同配合精度下复合材料螺栓连接接头强度进行三维有限元分析。采用ANSYS自带的Tsai-Wu(蔡-吴)法则作为失效判断依据,计算接头的初始破坏载荷。对试件进行相关试验,通过与计算结果对比,试验结果与计算结果相吻合。结果表明:在间隙配合情况下,随着配合间隙的减小,接头初始破坏载荷逐渐增加,复合材料孔边的应力集中程度随着减小;接头在小干涉量配合情况下具有较高的破坏载荷和低的应力集中程度,在大干涉量配合情况下接头强度迅速下降。     

基于光滑点插值的腐蚀损伤结构应力分析方法

针对环境作用下金属结构表面易发生广布腐蚀损伤,并对其自身强度产生影响这一问题,通过元胞自动机方法得到结构表面的腐蚀损伤形貌图,用开源计算机视觉库(OpenCV)结合图像分析技术对含腐蚀损伤结构的边界信息进行提取,依据提取信息建立计算模型,采用光滑点插值方法(S-PIM)对含腐蚀损伤结构的内部应力进行求解。结果表明:光滑点插值法与图像分析技术相结合可计算出含广布腐蚀损伤结构内部的应力分布,为环境作用下结构强度的定量分析提供新方法。     

基于Taylor杆的Ti-5553钛合金动态特性研究

利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上,应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了材料参数屈服强度值σ_s和失效应变值ε_f的变化对Taylor杆冲击能量、速度、加速度等过程参量和冲击结果的影响,将σ_s值设定为1 170~1 400 MPa,ε_f设定为0.1~0.8. 研究结果表明：屈服强度值的变化对冲击前后能量、速度、加速度的改变量影响较小。随着屈服强度值的增大,冲击过程中能量、速度、加速度的变化速率有所增加,冲击后试样的应变量减小;失效应变值的变化对冲击过程量有明显影响;对等轴组织钛合金,ε_f<0.7时,随着失效应变值的增大,能量、速度、加速度的变化速率逐渐增大,试样冲击后几乎无回弹现象;当ε_f ≥0.7时,过程参量曲线全部重合,试样冲击后有明显回弹现象;当设定ε_f =0.75和ε_f =0.35时,等轴组织和双态组织钛合金分别符合真实Taylor杆冲击变形特征。