滚动轴承工作表面失效分析

滚动轴承在工作状态下，滚道表面长期受交变载荷的作用，由于化学及物理方面的因素，导致滚动轴承工作表面产生点腐蚀及疲劳效应，造成轴承早期失效。针对轴承早期失效——点腐蚀及疲劳，从材料本身的质量及轴承的工作条件，分析了轴承点腐蚀及疲劳失效发生及发展的原理。阐述了影响表面点腐蚀及疲劳失效的因素：材料的冶炼质量、热处理状态、表面加工精度、表面残余应力、润滑油、接触表面塑性变形等，提出了相应的改进措施，以减少点腐蚀及疲劳失效现象的发生，提高轴承的使用寿命。     

泵轴断裂原因分析

通过大量的实验对失效后的减顶泵泵轴进行了详细分析与研究,确定了其失效的原因。对失效泵轴的化学成分、机械性能、金相组织以及蚀坑内的腐蚀产物等进行了检验,通过对检验结果的分析,确定泵轴失效的主要原因:一是组织中的非金属夹杂物严重超标;二是显微组织不符合技术要求;三是泵轴的键槽底部表面处发生了截面尺寸的突变,键槽根部为尖角并有蚀坑存在等。这些缺陷起着尖端缺口的作用,在交变的旋转弯曲载荷作用下,在这些缺陷处将产生严重的缺口效应,形成了很高的局部应力集中,从而导致了泵轴在缺陷处发生了疲劳断裂而失效。在明确了泵轴失效原因的基础上,提出了在生产中,预防泵轴过早发生疲劳断裂,延长其使用寿命所应采取的相应措施。     

核电二回路腐蚀管道的抗震时变可靠度

流动加速腐蚀(FAC)是造成核电厂二回路碳钢管道失效的主要原因之一。根据腐蚀管道剩余强度评价方法和核电厂承压管道抗震设计规范RCC-M,提出了基于应力的失效极限状态方程对二回路腐蚀缺陷管道抗震可靠度进行计算。通过不同腐蚀管道剩余强度评价方法,采用一次二阶矩(JC)法分析了二回路腐蚀管道的时变抗震可靠性指标,得到了流动加速腐蚀管道抗震可靠性随运行年限的演化规律,对核电二回路管道的评估和修复提供参考。     

Q345高周疲劳失效机理及固有耗散能研究

双相钢Q345多用于建筑或机械结构的承力构件,循环载荷的长期作用使得构件在低于其静强度的载荷条件下发生疲劳断裂,经济可靠的强度设计需要对材料的疲劳失效进行研究。作者利用电磁谐振高频疲劳试验机,在载荷频率140 Hz、应力比为-1条件下,得到不同失效概率时材料高周疲劳（10⁴周次< 疲劳寿命< 10⁷周次）应力-寿命（S-N）曲线。利用扫描电子显微镜观察材料受到循环载荷作用后的显微结构的变化和疲劳失效后试样的断面微观形貌,研究材料疲劳裂纹的萌生和扩展。同时,利用红外热像仪记录Q345试样表面的温度场随循环载荷作用周次的变化,研究材料在高频循环载荷作用下的固有耗散能。双相钢Q345在高频循环载荷作用下的疲劳失效主要是由于铁素体-珠光体双相结构在循环载荷作用下的微观强度差异使得微观裂纹首先萌生于相对薄弱的铁素体晶粒,且随循环载荷周次的增加而裂纹逐渐扩展。珠光体晶粒对疲劳裂纹的扩展起阻碍作用,使得疲劳裂纹沿铁素体或铁素体与珠光体之间的晶界向前扩展。当载荷幅值低于其高周疲劳极限时,试样表面温升不明显;有限寿命的载荷条件下,试样表面温度场的变化受到材料微观变形的影响,基于试样表面温度场的变化,能快速确定材料的高周疲劳强度极限。高频循环载荷作用下,单位体积材料的固有耗散能与载荷之间呈非线性关系,在热力学框架内建立了材料的固有耗散能表征模型。     

异径三通失效分析

为探究武汉市某公司提供的三通断裂件失效原因,首先用三维制图软件绘制了三通的几何模型,导入有限元分析软件进行了应力分析.结果表明,断裂三通失效不是因载荷过大引起的,可能是材料性能不合格或者是材料存在严重缺陷导致的.然后对材料的化学成分、金相组织、材料硬度、断口形貌、微区元素进行了检测分析,发现三通材料镍质量分数少于1.05%,远低于国标镍质量分数大于8%的要求,使不锈钢材料防止电化学腐蚀的能力下降;断口处检测有氯离子存在,且三通存在应力腐蚀现象,有裂纹产生;裂纹扩展到一定尺寸,导致三通发生瞬时断裂.     

基于R6的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统（Ⅰ）—理论与方法

含缺陷压力管系的概率安全评定是石油化工行业中一个新兴的重要课题 ,概率断裂力学的出现和发展提供了强有力的手段。针对含缺陷压力管系断裂失效分析模式 ,结合实际操作工况 ,考虑多种载荷因素及材料性能参数 ,提出了管系断裂失效风险分析方法。在此基础上 ,运用R6选择 1评定技术路线 ,考虑压力管道缺陷尺寸、承受载荷、材料断裂韧性及流变应力等参数的随机性及分布特征 ,对各随机变量进行模拟实际操作工况抽样 ,应用MonteCarlo数值计算方法确定含缺陷压力管系上每个独立缺陷引起的失效概率 ,进而计算出整个管系的失效风险概率。为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段。     

不同循环加载条件下镁合金AZ21腐蚀疲劳行为

镁合金作为结构件承受多轴复杂载荷,其失效形式多为多轴疲劳失效。为澄清复杂载荷下镁合金的腐蚀疲劳行为,本文在磷酸盐缓冲溶液(phosphate buffered solution,PBS)中对镁合金AZ21的多轴循环疲劳行为进行了研究,通过分析镁合金应力应变滞环及峰值应变的演化规律,揭示了不同加载路径和腐蚀环境耦合作用下材料的变形主导机制。腐蚀环境中的疲劳试验结果表明,在相同等效应力幅下,非比例加载路径下镁合金AZ21在PBS腐蚀环境中的寿命较单轴拉伸、纯扭路径显著降低。采用Basquin公式预测了镁合金AZ21在复杂载荷和PBS腐蚀环境耦合作用下的疲劳寿命。通过将路径非比例度的概念引入对Basquin公式进行修正,可合理预测相同加载幅值下圆形路径和菱形路径作用时镁合金AZ21在PBS腐蚀环境中的疲劳寿命。     

基于R6的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统(Ⅰ)——理论及方法

含缺陷压力管系的概率安全评定是石油化工行业中一个新兴的重要课题,概率断裂力学的出现和发展提供了强有力的手段.针对含缺陷压力管系断裂失效分析模式,结合实际操作工况,考虑多种载荷因素及材料性能参数,提出了管系断裂失效风险分析方法.在此基础上,运用R6选择1评定技术路线,考虑压力管道缺陷尺寸、承受载荷、材料断裂韧性及流变应力等参数的随机性及分布特征,对各随机变量进行模拟实际操作工况抽样,应用Monte Carlo数值计算方法确定含缺陷压力管系上每个独立缺陷引起的失效概率,进而计算出整个管系的失效风险概率.为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段.     

应力腐蚀环境下锚杆损伤行为研究进展

锚杆在服役过程中受到载荷与腐蚀性介质的协同作用,会让锚杆锚固结构发生应力腐蚀,造成锚杆锚固结构承载力降低和使用寿命的缩短。为了深入了解应力腐蚀对锚杆损伤行为的影响发生应力腐蚀开裂和失效的条件,进而提前采取补救措施,对提高锚杆锚固结构的耐久性和长期稳定性具有重要意义。简述了应力腐蚀开裂机理与特征,从锚杆材料属性、应力、空气环境、地下水成分和微生物等方面总结了应力腐蚀对锚杆损伤行为的影响因素,归纳了应力腐蚀对锚杆的物理力学损伤。对应力腐蚀引起锚杆损伤的问题、目前应力腐蚀研究的难点与不足进行了展望。     

油气管道固定墩处发生腐蚀的原因及对策

油气管道在运行过程中,固定墩处较易发生腐蚀。造成固定墩处易发生腐蚀的原因,一是固定墩处的复杂应力作用的影响;二是施工过程中处置不当对防腐层造成的破损;三是阴极保护作用的失效;四是金属支撑与管道之间可能发生的电化学作用等。预防固定墩处发生腐蚀,除合理设计固定墩的结构,减小应力集中水平及科学施工避免造成防腐层的破损外,重点要加强保护和监控,通过埋设牺牲阳极加强固定墩管段的保护,并通过埋设检查试片、安装测试桩等手段监控固定墩管段被保护情况,防止管道在固定墩处发生腐蚀穿孔。     

油气井独立筛管防砂失效原因分析

独立筛管防砂是当前油气井最常用的防砂方法之一。随着油气田开发的不断深入,独立筛管防砂系统所处的工作环境和自身条件发生变化,受高温高压、外部载荷、腐蚀、流体冲蚀等多种因素的影响,容易引发防砂失效,严重影响油气井的正常生产。结合长期矿场实践和理论分析可知,造成防砂失效的主要原因是防砂封隔器失效、密封机构失效、防砂筛管失效,其中防砂筛管失效是最主要原因,筛管冲蚀、筛管腐蚀、地质因素和特殊作业等是导致防砂筛管失效的主要因素。通过对油气井的防砂失效原因的深入分析,为油气井防砂工艺采取预防措施、避免防砂失效而影响生产提供了重要依据。     

化工容器的设计方法

目前,化工容器常规设计采用静载荷、高安全系数和规定具有的结构形式,具有很大的不合理性,原因是化工容器大多数变载荷作用,加之材料本身的缺陷,以及结构的不连续,因此,按疲劳设计更符合工程实际。     

异种耐热钢管焊接接头早期失效的调查和分析

针对某电厂异种钢焊接接头高温早期失效的过热器管件进行了调查研究和失效分析。研究表明，早期失效的主要原因是严重的焊接缺陷及材质问题，以及受高温、应力、腐蚀等因素影响而形成的裂纹。同时提出了提高接头寿命的主要措施。     

加劲肋对外伸端板连接火灾下破坏模式的影响

为研究外伸端板连接节点火灾下的破坏模式及承压加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响,研究了热力耦合作用下节点的响应.采用钢结构设计理论和非线性有限元分析方法研究了节点火灾下的破坏模式、承压加劲肋的失稳及加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响.结果表明:火灾下节点的破坏模式为:首先在端板和柱翼缘承拉区发生弯曲大变形,之后承压部分局部失稳并最终导致节点丧失承载力;承压加劲肋厚度对节点耐火性能有较大影响,火灾下加劲肋受到不断加大的热应力作用,但其临界应力随材料刚度退化而不断降低,较薄的承压加劲肋易发生失稳并引发柱腹板局部屈曲导致节点失效.适当增加承压加劲肋厚度可防止加劲肋的屈曲并有利于柱火灾下的稳定.     

硝铵生产中波纹膨胀节的失效分析

结合氮肥厂硝铵车间的多孔鼓风空气预热器的内压式波纹膨胀节腐蚀失效个例,从波纹膨胀节的制造工艺、在压力容器上的安装以及腐蚀机理分析它的失效原因,从中找到设备损坏的关键所在。     

复杂载荷下含缺陷管道的极限载荷及Lr参量

基于净截面垮塌准则(NSC)和Von-Mises屈服准则,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压多种载荷共同作用下的塑性极限载荷方程.另外还给出了在三维应力状态下的含缺陷结构Lr参量的新定义,针时多载荷作用下的周向裂纹管提出了求解Lr参量的联立方程法、幂指数法.补充和完善了现有规范,对含缺陷结构的失效评定工作具有重要的意义.     

复杂载荷下含缺陷管道的极限载荷及Lr参量

基于净截面垮塌准则(NSC)和Von-Mises屈服准则,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压多种载荷共同作用下的塑性极限载荷方程.另外还给出了在三维应力状态下的含缺陷结构Lr参量的新定义,针时多载荷作用下的周向裂纹管提出了求解Lr参量的联立方程法、幂指数法.补充和完善了现有规范,对含缺陷结构的失效评定工作具有重要的意义.     

混凝土导热-损伤耦合的理论与分形研究

混凝土失效机理为原始缺陷在载荷条件和腐蚀环境的作用下造成其损伤累积和性能劣化。由于混凝土破坏的混沌演化过程,为了表征混凝土单元不同损伤状态时的导热性能变化,采用主动式外热源激励和分辨率极高的红外成像仪捕捉其表面温度场,得到一系列红外热像图样本,分析和计算其分形维数,再用基于分形维数的损伤表征因子描述和表征混凝土不同损伤状态。涉及到混凝土导热一损伤耦合的理论研究和分形研究两大课题以及试验样本的提取。     

光学测量平台航空运输性能仿真与试验验证

光学测量平台在航空运输的过程中会受到各种类型的振动载荷,若不进行一定的保护会导致设备失效,因此在设备运输前要对其进行各种振动环境的模拟考核试验.基于模型修正理论,首先建立了与模态试验结果保持一致的有限元模型;然后计算了平台在正弦和随机振动载荷下的加速度响应,平台在两种载荷作用下加速度响应较小.最后,参考喷气式运输机的宽带随机振动功率谱在振动台上进行振动试验,得到了设备关键部位在该载荷下的加速度响应.通过对比,仿真分析结果和振动台试验结果基本保持一致,验证了设备在该载荷下运输的可能性.     

埋地管线均匀腐蚀失效力学模型及随机分析

针对埋地管线在外部荷载和腐蚀联合作用下导致的失效问题,综合考虑埋地管线纵向和环向受力特性、腐蚀规律,建立失效预测模型,在此基础上运用一次二阶矩法(FOSM)对模型和参数的不确定性进行随机模拟,并对影响管道失效的主要参数如内压、残余应力、腐蚀参数等进行敏感性分析.结果表明:一次二阶矩(FOSM)与蒙特卡罗法(MC)计算结果基本符合,采用FOSM计算埋地管线的腐蚀失效概率是可行的;内压和残余应力的均值、变异系数越大,管道失效概率越大;残余应力随着腐蚀的发展逐步释放,在管道使用后期对失效的影响减小;管道失效概率在使用10～20a内增长迅速,之后由于腐蚀的自我抑制作用增长缓慢.内压、残余应力、壁厚、屈服强度和腐蚀是影响管道失效的5个重要因素,其中腐蚀尤为重要,减缓腐蚀速度的管道防腐技术可以有效减少管道的失效概率,延长管道使用寿命.