岔管焊接裂纹的修复

西洱河三级水电站压力管道岔管是内加强月牙肋结构,采用16MnR钢材,管壁厚度30mm。肋板为组合式,由中肋板(厚30mm)和两块侧板(14mm)组成,岔管公切球直径4400mm。岔管在工地组装,按常规参数焊接。中肋板与岔锥管管壁的连接焊缝,焊后5～10h,在内壁中肋板左、右两侧焊趾处产生裂纹(冷裂纹),见图1所示。从焊趾处起裂,穿过中肋板焊缝热影响区,深入肋板后逐渐与中肋板表面平行,呈层状撕裂。裂纹长度:左侧长1500mm、     

钢岔管水压试验的应力测试与分析

通过对供水泵站的卜形钢岔管进行不同压力等级水压试验的应力测试及分析,以确定岔管结构设计方案的合理性和制造质量(尤其焊接质量)的可靠性。明确了U形梁腰部及闷头所受应力较大,在水压试验及供水系统运行时应注意监测;同时闷头盖板与过渡管环缝内侧所受拉力值也较大,应特别注意该焊缝的焊接质量控制,以确保供水工程系统的安全运行。     

隔膜泵油缸V形圈的密封性能分析与结构优化

为提高隔膜泵油缸活塞的密封性能,以隔膜泵的活塞V形圈为研究对象,基于正交试验方法,利用ANSYS Workbench软件对不同结构参数的V形圈进行仿真。以最大Von Mises应力和最大接触压力为评价指标,讨论影响指标数值变化的主、次要结构参数,并对V形圈进行结构优化。结果表明：影响最大Von Mises应力的主要因素是唇外倒角和唇内边长;唇外倒角越大,最大Von Mises应力越大;而唇内边长过大或过小都会引起最大Von Mises应力的增加。影响最大接触压力的主要因素是唇外倒角、唇口内角和唇外边长;最大接触压力随唇外倒角的增加而增加,随唇口内角和唇内边长的增加呈下降趋势。优化后的V形圈最大接触压力减小6%,仍满足密封要求;最大Von Mises应力减小28%,密封性能显著提高。     

基于钢岔管水压试验中的声发射检测技术应用研究

为保证钢岔管在水压试验过程中能够安全进行,本文采用声发射实时监测技术对钢岔管焊缝和母材产生的声发射信号进行实时监测。在升压之前,用断铅信号模拟源分析了随着传播距离的增加声发射信号衰减的情况,并给出了满足同类型试验的幅值与传播距离的关系式;在升压和保压过程中,综合采用声发射源的平面定位分析法、特征参数分析法、波形分析法对出现有意义的声发射信号时段进行了详细分析,为钢岔管水压试验的安全监测提供了技术支撑。试验结果对同类型钢岔管水压试验声发射安全监测具有一定的参考价值。     

800MPa级高强钢模型岔管的加工与焊接

十三陵抽水蓄能电站压力钢管道上采用了８００ＭＰａ级高强钢岔管,因为在设计上缺乏检验,为了保证工程的安全,制作了模型岔管进行水压试验。虽然是模型岔管,但由于是采用８００ＭＰａ级钢,其制造难度不亚于真正的岔管,制作工艺,特别是焊接工艺对今后此类岔管的制造及８００ＭＰａ级钢的加工与焊接有着重要的参考价值。     

水电站钢岔管的振动时效工艺技术

钢岔管整体焊接后存在较大的残余应力,需要进行消应力处理;基于现场试验,对现有钢岔管进行了振动时效处理,并对时效前后关键部位进行焊接残余应力测试;通过钢岔管振动时效,有效地消除了钢岔管焊接接头的残余应力,符合GB/T 25712—2010《振动时效工艺参数选择及效果评定方法》标准要求,证明振动时效工艺在钢岔管消应力中能够有效应用、推广。     

六面顶压机硬质合金顶锤应力与破裂机理的有限元分析

针对六面顶压机顶锤上应力测试的难题,运用有限元分析软件ANSYS的接触分析方法,建立了SPD6×2000MN型六面顶压机顶锤应力的计算模型.计算出了顶锤、钢环、垫块的应力值,绘制出了Von Mises应力云图.云图分析表明,在拉剪复合应力状态下,引起顶锤崩溃的裂纹源萌生于高压砧面边缘(得到实验验证);证明了内部材料缺陷在剪切应力作用下的屈服是导致顶锤高压砧面边缘处形成裂纹的原因;调整钢环过盈量可降低顶锤消耗.     

套管结构异种金属多层多道焊接数值模拟

采用SYSWELD焊接专用模拟软件模拟分析套管结构异种金属多层多道焊接温度场和应力场,并采用金相截面和X射线衍射应力测试校核模型。结果表明,采用校核后的热源模型模拟的焊接温度场推断形成的焊缝截面与实际一致,焊缝根部节点温度随时间变化曲线存在14个温度起伏,每个起伏有2个温度峰值;采用X射线衍射实测残余应力与模拟结果基本吻合,不同焊接位置的轴向残余应力分布规律相同,焊接位置为0°和90°时轴向残余应力较大,最大残余应力数值接近300 MPa;不同焊接位置环向残余应力数值大小分布相同,距离首道焊缝根部15 mm处的最大环向残余压应力接近300 MPa;最大Von Mises应力出现在低合金钢热影响区,90°焊接位置最大Von Mises应力值为377 MPa。     

镍基单晶合金在压缩蠕变期间的组织演化与有限元分析

通过[001]取向镍基单晶合金压缩蠕变性能测试及组织形貌观察,确定出合金经压应力蠕变后的组织结构是γ'相沿平行于应力轴方向形成P-型筏状组织。采用三维应力应变有限元方法计算出立方γ/γ'两相共格界面的Von Mises应力分布,研究了施加应力对应力分布及γ'相定向粗化规律的影响。结果表明,施加压应力可改变立方γ/γ'两相的应力分布,γ'相的定向粗化取向与γ基体通道的Von Mises应力分布密切相关,其中,在施加压应力作用下,立方γ'相的(001)晶面产生较大的Von Mises应力及应变能密度变化是使其发生组织演化的主要原因。并进一步提出压应力蠕变期间,合金中发生元素定向扩散和γ'相定向生长的驱动力。     

超高强钢点焊结构拉剪试验及数值仿真

以超高强淬火钢22MnB5搭接型点焊结构为研究对象,通过拉剪试验、光学试验和维氏硬度测试,获得了点焊结构的部分力学参数.在ANSYS中进行强度仿真,并与试验结果进行对比.结果表明,将点焊模型分为焊核、塑性环、母材三部分的有限元模型是合理的.同时仿真结果还表明点焊结构交界面的塑性环边缘处是最薄弱的位置,结构失效主要由切应力所引起,并分析了部分尺寸参数对结构强度的影响,当焊核半径、两板重叠长度与板厚越大,结构的最大Von Mises应力值就越低,但增大到一定程度后,其影响降低,为焊接工艺参数的优化提供参考.     

齿形参数对圆锯片应力应变的影响分析

通过正交试验和有限元软件ANSYS分析了鼠牙形齿的前角、顶角及齿根圆角对圆锯片应力应变的影响,分析了齿根圆半径对各种最大应力的影响。结果表明:前角、顶角及齿根圆角对锯片应变的影响很小,齿根圆半径对最大径向压应力、切向拉应力和最大Von Mises应力影响相对最大,齿顶角对其影响相对最小;齿顶角对最大径向拉应力和切向压应力影响相对最大,齿前角对其影响相对最小。得出了最佳齿根圆半径范围,同时找到了最大Von Mises应力分布特点。     

南告水电站岔管水压试验

高水头引水式水电站建设中，压力钢管被广泛采用，高水头岔管水压及应力测试试验在《压力钢管制造安装及验收规范》中又有明确要求。南告水电站的岔管均为“卜”型结构，主管径２．２ｍ，支管径１．２ｍ；设计水头２９５ｍ；最大设计压力３．７ＭＰａ，主和为４．７ＭＰａ。本文通过介绍③、④两个岔管在两种不同的试验加压方式下的测试结果的对照分析情况，说明两种试验方法的试验数据的规律性好，数值重现性好。而这两种试验方法又     

水电站Rm≥800MPa高强钢岔管焊接工艺

随着我国水电建设步伐的加快,特别是大容量抽水蓄能电站的兴建,高水头、大直径、高HD值压力钢管不断涌现。目前压力钢管水头已达1300 m,HD值超过5000 m2。这些高参数、大型化压力钢管特别是其岔管对钢材提出了新的要求,为Rm≥800 MPa高强钢的应用开辟了广阔前景。从焊接试验、焊材选用、焊接顺序、质量保证措施及焊接检验、缺欠修复、调整与消除残余应力等方面对Rm≥800MPa高强钢岔管的焊接工艺进行了分析与探讨,可为下一步工程施工提供了借鉴和指导。     

304L/Q345R异种钢焊接数值模拟技术研究

Q345R和304L钢普遍应用在车辆、化工、船舶等领域,在工程实际中有时需要Q345R和304L钢的焊接。文中使用Ansys软件,选用高斯分布热源,建立了50 mm厚的Q345R/304L钢偏X形坡口焊接有限元模型,并对温度场与应力场进行了研究分析。结果表明：距热源相同距离时,304L钢材料温度上升速率明显大于Q345R钢的温度上升速率;高温时304L钢的冷却速度略微大于Q345R钢的,在低温时大致相同。焊缝区域应力明显大于母材区域的应力。Q345R钢侧的残余应力大于304L钢侧残余应力;304L钢侧最大应力可达241 MPa, Q345R钢侧最大应力可达327 MPa,焊缝区域最大应力可达380 MPa。沿板厚方向,在Q345R钢侧上下表面的Mises应力均大于250 MPa,试样中心部位的Mises应力约为150 MPa。304L钢侧上下表面的Mises应力均在20～30 MPa之间,试样中心部位的Mises应力约为150 MPa。Q345R钢侧所受的Mises应力明显大于304L钢侧所受的应力。焊缝上Mises应力情况较为复杂,最大达350 MPa,但最小应力仅为30～50 MP...     

H形密封圈密封性能分析与优化研究

为研究H形密封圈在液压缸活塞密封中的力学性能,建立H形密封装置模型,利用ANSYS软件分析安装阶段、空载阶段和加载阶段的应力变化,并对结构进一步优化,进行对比分析。结果表明:最大应力值随着装载而右移;Von mises应力最大值随着压缩率增大而增大,均处于与缸壁接触处;Von mises应力随着流体压力增大而增大,且密封圈中部会向上突出;优化后能有效减小应力对结构的破坏。     

[011]取向镍基单晶合金高温蠕变期间γ′相定向粗化行为研究

研究了980 ℃, 200 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ'相的演化方式.采用有限元方法计算了单晶合金在有/无外加载荷时Von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ'两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,与应力轴呈45°角基体通道(roof)的Von Mises应力远高于与应力轴平行的基体通道(gable)中的Von Mises应力,两通道中应变能密度的差异驱动γ'相形成元素从变形较大的通道向变形较小的通道扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ'相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

基于ANSYS的油气管线在役焊接修复应变应力分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,计算油气管道在役焊接修复时,管壁径向变形随压力的变化规律以及瞬时应力分布,探讨瞬时应力对管道烧穿失稳的影响。结果表明:对于温度场不变的特定熔池,当管壁受压力较小时,内壁温度最高点的变形为内凹变形;随压力增大,变形逐渐变为外凸;当压力超过一定值时,变形迅速增加,且随压力不再呈线性变化。当管道内壁压力较大时,内壁温度最高点受压应力作用,熔深最大点所受的应力为拉应力。熔深最大点在拉应力作用下,等效应力超过管材屈服应力时,管道发生烧穿失稳。     

不同工艺下点焊残余应力的数值分析

采用SYSWELD有限元分析软件,对超强钢电阻点焊应力场进行了模拟,分析了加热及冷却过程应力变化及分布特点,同时分析了不同工艺对焊核热影响区应力的影响。结果表明,施加电流时,焊核轴向与径向均先表现为压应力,冷却后均表现为拉应力,且在热影响区外侧达到最大值;增大电极压力,最大Mises等效残余应力呈递减趋势,随着焊接电流的增加,最大Mises等效残余应力先小幅升高后大幅降低,随通电时间的增加,最大Mises等效残余应力先降低后升高。这些变化规律可以为点焊试验参数的选择提供一定参考依据。     

材料及滚压方式对等壁厚螺杆钻具定子滚压成形的影响

对外径Φ73 mm,壁厚6.5 mm的等壁厚螺杆钻具定子进行滚压成形试验,使用双因素方差分析法和主效应图定量研究不同坯管材料及滚压方式对等壁厚定子成形质量的影响。采用DEFORM-3D软件模拟滚压成形过程,分析了坯管材料为45钢和42Cr Mo钢时滚压力、轴向力、加工应力和残余应力分布情况。结果表明:滚压方式对定子管导程影响较大,手动滚压后的导程误差均在15%以上,自动滚压后的导程误差均小于5%;坯管材料对定子管壁厚分布影响较大,45钢坯管滚压成形后的定子管壁厚分布较42Cr Mo钢均匀;45钢和42Cr Mo钢坯管滚压时所需的滚压力相差较大,分别在125和140 k N附近波动;轴向力数值基本相同,均在15 k N附近波动;45钢和42Cr Mo钢坯管的最大加工应力分别为580和1200 MPa,残余压应力峰值分别为87.88和104.52 MPa,且均分布在管壁外表面。因此,滚压成形等壁厚螺杆钻具定子时,坯管建议选用加工性能较好的45钢,滚压方式选用自动滚压。     

洗衣机空气管注射模型芯偏移的CAE分析研究

运用Moldflow软件模拟洗衣机空气管注射模型芯偏移问题,通过模拟分析,调整注射模的浇口位置,确定了使型芯产生偏移量最小的浇口位置。进一步研究了浇口位置对模具型芯偏移的影响趋势,注射压力与模具型芯偏移的关系和型芯偏移量与Von Mises应力对应关系。最终选择优化方案对模具进行整改,避免了原模具生产塑件存在的缺陷。