拉伸预应变对34CrNiMo6钢室温拉伸性能及低周疲劳性能的影响

自增强超高压容器在服役过程中通常需要承受循环内压作用,研究预应变对其筒体材料34CrNiMo6钢室温拉伸性能和低周疲劳性能的影响,对保障超高压容器的结构完整性具有重要意义。以国产34CrNiMo6钢为研究对象,开展不同拉伸预应变水平下的室温拉伸试验及对称应变控制条件下室温低周疲劳试验。结果表明：与原始试样相比,在6%预应变范围内,材料的屈服强度和抗拉强度随预应变水平的增加而增大,但伸长率和断面收缩率出现了连续单调下降。预应变显著改变了滞回曲线的应力幅值及形状,且预应变前后材料表现出明显的拉-压不对称和循环软化/硬化特征;在1%～4%预应变水平下,材料的低周疲劳寿命呈现出先升高后降低的趋势。     

21／4Cr—1Mo复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律评价

通过对有预制裂纹带缺口的圆柱形试样的常温、高温低周疲劳裂纹扩展试验,并应用ＮＨＲＤＳ有限元程序进行了缺口附近轴对称问题的循环应力、应变计算,研究了非均匀分布复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律。研究表明,２１４Ｃｒ－１Ｍｏ材料复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展速率可以采用当量应力强度因子范围表征。     

多维应力状态下高温低周疲劳寿命评价

现代工业正在向着高速、高温、高压的方向发展 ,疲劳问题严重威胁着现代工业设备的安全。该文采用 2 2 5Cr 1Mo带预裂纹环状缺口圆柱形试样的实验数据及有限元分析结果 ,研究了采用当量塑性应变范围Δεp 、当量蠕变应变范围Δεc 和当量应变范围Δε,来评价材料在 4 0 0℃、应变速率为每秒 0 2 %、不同缺口形式下的高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的可行性、缺口形式对疲劳寿命 (疲劳总寿命和裂纹扩展寿命 )的影响以及蠕变 疲劳交互作用对高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的影响 ,最后利用最小二乘回归方法 ,得到了该材料高温低周疲劳总寿命和裂纹扩展寿命评价方程〔1～ 7〕 。     

对抽油机井油管的疲劳行为及寿命的分析与认识

揭示了抽油机井油管在交变载荷作用下，油管接头尾部第一啮合齿的齿根处的应力应变行为。在涉及油管及油管柱诸方面的均符合API规范要求，并在正常工作情况下，该处发生屈服，处于弹塑性状态。在循环加载－卸载时，参加应变循环的主要为弹性应变，塑性应变幅趋近于零。相应的疲劳实验结果表明，油管的运行周次可达10^7以上，没有观察到萌生裂纹，可以认为具有无限寿命，这与其应力应变行为是相符合的。     

S135钻杆钢扭转疲劳寿命及断裂特征

针对钻杆在循环应力下的疲劳问题,通过室内试验测定了S135钻杆钢的扭转疲劳寿命,得到了扭转疲劳的Δ-τN曲线,应用统计分析方法得到扭转疲劳寿命公式,并采用扫描电镜(SEM)对疲劳断口进行了观察和分析。结果表明,扭转疲劳裂纹形成于光滑试样表面,且疲劳源的大小随切应力幅值的增加而增加;在疲劳源与疲劳裂纹扩展处的微观形貌特征为典型纯滑移型断裂,在裂纹扩展处涟波状花样区域的大小随切应力幅值的增加而增大。     

基于实测应变的现役导管架平台疲劳损伤分析

为评估导管架平台剩余疲劳寿命,以南海某现役导管架平台为研究对象,利用电阻应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时程数据,将其乘以应力集中因数可得到节点的热点应力时程数据。采用雨流计数法获得疲劳应力循环幅值和相应循环次数。参照 DNV推荐的管节点S-N曲线,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,得到热点处的疲劳损伤度,并结合海上实测的时间长度,预测导管架平台的疲劳寿命。由结果可知,评价节点的疲劳强度能够满足平台安全性能要求,且基于监测数据的预测寿命低于设计海况下的寿命。     

蠕变－疲劳交互作用对高温低周疲劳寿命影响

多维应力状态下蠕变 疲劳交互作用对疲劳寿命(疲劳总寿命和裂纹扩展寿命)影响的研究表明,2.25Cr 1Mo材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命可用其疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互作用成分3者的非线性组合来表征,即整个试样的失效过程中存在着蠕变 疲劳交互作用,且其蠕变和疲劳之间是正交互作用。由于这种蠕变 疲劳正交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到了用疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互成分表征的疲劳总寿命方程,定量地表征了该材料蠕变 疲劳交互作用下的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命。     

海洋平台用钢板状焊接接头的低温疲劳试验

在ＰＬＧ－３００ＫＮ高频疲劳试验机上配备低温环境室及其控制系统，对海洋平台用钢（Ａ５３７）焊接接头在低温和室温下进行了疲劳试验。试验结果表明：在高应力幅区，当应力幅值大于低温安全临界应力幅值时，低温环境会降低焊接接头的疲劳寿命，安全性差；在低应力幅区，当应力幅值小于低温安全临界应力幅值时，低温环境反而会增加焊接接头的疲劳寿命，安全性好。在低温环境中，大的交变载荷对接头的疲劳强度影响很大。     

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验.在此基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算.结果表明,抽油机井油管受到的是拉-拉疲劳载荷,处于有阻尼强迫振动状态,是油管产生疲劳断裂的基本条件.最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处,最大应力应变值一般均超过屈服极限.在正常工况下,尽管危险点应力应变水平很高,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下,所以油管能较长期地在井内服役;当发生非正常工况时,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅,就会发生油管的疲劳断裂.     

压力容器的概率局部应力应变疲劳分析’

压力容器构件的不确定因素造成了构件局部应力应变响应和疲劳寿命具有随机性。将循环迟滞回线和应变寿命曲线表示为概率曲线,并考虑累积损伤的随机性,反映了构件的不确定性。使用Taylor多项式计算局部应力应变的均值和方差,求出了构件疲劳萌生寿命的均值和方差。计算了一定可靠性下的疲劳萌生寿命,得出了在一定使用寿命时结构的可靠度曲线。算例表明,它可用于疲劳寿命的可靠性估算,具有工程意义。     

基于椭圆度及壁厚参数的连续油管低周疲劳寿命预测

连续油管在每次起下作业中经历多次弯曲—拉直塑性变形,低周疲劳失效事故时有发生。依据连续油管工作状态,设计了专用的连续油管疲劳寿命装置和试件。对?60.325 mm连续油管进行了疲劳寿命实验,得到了不同循环次数下连续油管椭圆度、壁厚变化值,基于数学回归方法拟合出椭圆度及壁厚随循环次数计算公式,给出了低周疲劳寿命公式。研究结果表明,连续油管的疲劳寿命符合率达到90%,因此,采用新的计算方法能够为工程连续油管失效预测及控制提供理论依据。     

管端推力（矩）引起的焦炭塔堵焦阀接管焊缝的变幅值热疲劳研究

根据非均匀应力场中带角焊缝钢结构应力强度因子的计算方法和Ｗｈｅｅｌｅｒ超载模型，编写出疲劳寿命计算程序。用它计算了在１７级温度谱载下管端推力（矩）引起的焦炭塔堵焦阀接管焊缝的变幅值热疲劳裂纹扩展寿命，对不同的初始裂纹作了疲劳寿命预测，并与仅受轴向、径向温差及接管温差载荷作用下的等幅值疲劳寿命相比较，证明前者是导致裂纹扩展的主要原因     

压力容器接管的寿命预测

当材料屈服，尤其是存在开口及缺陷的情况下，局部应力应变行为会有变化。从而难以确定局部应变值。因此，低周疲劳下机械部件的寿命是不易预测的。本文讨论了压力容器及其疲劳试验的有关情况。在接管与压力容器连接和的应力集中区域承受着交变载荷。此载荷引起的连续反复塑性变形将导致疲劳裂纹的萌生和扩展。     

玻璃纤维增强复合材料拉拉疲劳研究

在不同应力水平下,对玻璃纤维增强乙烯基树脂基复合材料层合板进行拉-拉疲劳试验;试验数据采用对数形式进行曲线拟合,获得S-N曲线。玻璃纤维增强复合材料随着应力幅的降低,持久极限循环次数显著增加,呈现出大幅度的增加趋势。根据曲线推测,应力幅再降低时,持久极限循环次数会增加更多。其失效过程一般为玻璃纤维与基体界面脱胶、玻璃纤维断裂、基体裂纹;也造成该区域的应力集中,树脂基体裂纹不断扩展,直至玻璃纤维与树脂基体完全脱离,形成分层玻璃纤维断裂。     

316L钢高温疲劳裂纹的扩展规律

实践表明，压力容器不断载—卸载的应力循环而在容陷部位和应力集中部位产生从而逐渐积累，以至产生裂终疲劳破坏，是最主要的事之一。疲劳的失效循环次数超过1×106周，属于低周疲劳316L钢广泛应用于石油、化药及核电工程等场合，且相分是在高温环境下工作。但是对316L钢在高温下疲劳裂纹率的研究还很不成熟。本文钢在常温、200℃、400℃和5的疲劳裂纹扩展速率进行了受加分析，对疲劳断口形貌进行了含缺得到了四种温度下的疲劳裂纹损伤，规律。并最1试验形式1.1试验材料与试样般不破坏。试样材料采用316L钢，其工、制成分见表1，常温、20…     

2(1/4)Cr-1Mo钢复杂应力状态低周疲劳寿命评估

对 2 Cr- 1 Mo材料进行了不同温度下的低周疲劳试验 ,并应用 NHRDS有限元程序进行了应力应变计算 ,研究了该材料在复杂应力状态下的低周疲劳寿命。结合试验数据和计算结果 ,利用疲劳过程的能量概念 ,用当量塑性应变能密度和当量总应变能密度对疲劳寿命进行了评估。     

21/4Cr-1Mo钢复杂应力状态低周疲劳寿命评估

对２１／４Ｃｒ－１Ｍｏ材料进行了不同温度下的低周疲劳试验，并应用ＮＨＲＤＳ有限元程序进行了应力应变计算，研究了该材料在复杂应务状态下的低周疲劳寿命。结合试验数据和计算结果，利用疲劳过程的能量概念，用当量塑性应变能密度和当量总应变能密度对疲劳寿命进行了评估。     

循环应力作用下水泥环密封性实验研究

利用自主研发的水泥环密封性实验装置研究了套管内加卸压循环作用下水泥环的密封性,根据实验结果得出了循环应力作用下水泥环密封性失效的机理。实验结果显示,在较低套管内压循环作用下,水泥环保持密封性所能承受的应力循环次数较多;在较高循环应力作用下,水泥环密封性失效时循环次数较少。表明在套管内较低压力作用下,水泥环所受的应力较低,应力水平处于弹性状态,在加卸载的循环作用下,水泥环可随之弹性变形和弹性恢复;在较高应力作用下,水泥环内部固有的微裂纹和缺陷逐渐扩展和连通,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;随着应力循环次数的增加,塑性变形也不断地累积。循环压力卸载时,套管弹性回缩而水泥环塑性变形不可完全恢复,2者在界面处的变形不协调而引起拉应力。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性失效,水泥环发生循环应力作用的低周期密封性疲劳破坏。套管内压力越大,水泥环中产生的应力水平越高,产生的塑性变形越大,每次卸载时产生的残余应变和界面处拉应力也越大,因此引起密封性失效的应力循环次数越少。      

特殊螺纹接头螺纹根部微动疲劳探究

通过全尺寸疲劳试验,对特殊螺纹油套管连接的疲劳失效模式进行了识别。在某套管外螺纹中,不完全螺纹根部发现了贯穿性裂纹,但裂纹的起始位置取决于应力水平。在应力幅值较大的区域,裂纹起源于应力集中的螺纹圆角处。在应力幅值相对较低的区域,由于微动疲劳,裂纹起源于螺纹根部中间。为了研究特殊螺纹连接的微动疲劳机理,进行了微动疲劳试验。试验表明大滑移条件下螺纹接触面中部会出现微动疲劳失效。     

基于可靠性理论的钻柱疲劳寿命预测

钻井过程中极易发生钻柱疲劳失效事故,不仅影响钻进速度,而且大大降低了钻井效益,因此准确预测钻柱的疲劳寿命,对于提高钻柱的安全可靠性、减少钻井事故的发生具有重要意义。根据钻柱疲劳裂纹的扩展与钻柱的应力状态有关,首先对钻柱进行了应力状态分析,并进行了等效应力合成。在应力分析的基础上,结合可靠性理论,确定了影响钻柱疲劳裂纹寿命的随机性参数:钻压、转盘转速以及疲劳裂纹初始长度。结合Form an模型建立了钻柱I、III复合型疲劳裂纹扩展速率的计算模型。算例分析表明,该模型能够计算相应可靠度下钻柱疲劳裂纹的循环寿命,且计算结果与现场钻柱的使用寿命比较接近,能够满足现场钻井工程的精度要求。该模型具有一定的实用性,为钻柱疲劳寿命的准确预测提供了理论依据。