SL450水龙头提环三维有限元分析

分析了ＳＬ４５０水龙头提环三维应力场，并采用三维有限元位移法对危险截面处不同形态和不同深度表面椭圆裂纹的应力强度因子进行了求解，给出了应力强度因子沿裂纹前缘的变化规律。按有限元数值，拟合出了应力强度因子的近似计算式，为预测带裂纹水龙头提环的承载能力和剩余寿命，确定探伤周期，制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。     

DDZ5—18—350牛头钻杆吊卡断裂分析

对ＤＤＺ５－１８－３５０牛头钻杆吊卡三维应力场进行分析后，采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子，给出了应力强度因子沿裂纹前沿的变化规律。根据有限元数值，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的牛头钻杆吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期和制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。     

吊环的设计与使用

本文提出吊环静强度计算不应以危险截面上的最大应力作为计算应力,而应以危险截面上的名义应力作为计算应力。吊环的疲劳寿命可通过静强度的安全裕量和钻机参数的合理选配而得到保证。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

拉伸作用下轴疲劳长裂纹扩展寿命分析

考察了拉伸作用下不同类型表面裂纹模型(圆弧裂纹、椭圆裂纹和直裂纹)应力强度因子对轴疲劳长裂纹扩展寿命的影响,认为在计算具有表面裂纹轴类构件的疲劳寿命时,把裂纹处理为受深度比、纵横比2参数控制的椭圆裂纹比处理为仅受深度比控制的圆弧裂纹和直裂纹更加合理。在计算过程中,针对断裂韧度、裂纹扩展速率参数等的不确定性,按照它们各自的随机分布特征,应用Monte Carlo法分别对其进行抽样,采用Paris公式计算了轴寿命。     

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     

储罐大脚焊缝裂纹裂尖应力强度因子研究

储罐大角焊缝附近的应力水平最高,此处裂纹最为危险。为了研究该位置裂纹的断裂性能,利用有限元软件ANSYS提出了简化的储罐模型,并在简化模型基础上建立二维和三维裂纹模型,进行了大量的数值模拟,基于断裂力学知识计算了裂纹最深处的应力强度因子值,并且与规范GB/T 19624—2004和文献的计算结果进行对比,并进一步分析了裂纹位置及尺寸对应力强度因子的影响。研究结果表明,规范的方法与文中模拟的结果吻合良好;当底板裂纹与焊趾的距离超过12mm时,不必考虑焊趾放大系数;对焊趾位置所在截面的应力线性化结果不再适用于公式计算应力强度因子;当裂纹深度超多5mm时,有限元方法收敛性差,结果不再准确;深度方向垂直于构件表面的裂纹,最深处的应力强度因子最大。     

海洋平台桩腿焊缝裂纹扩展分析

提出了利用三维断裂分析软件模拟海洋平台桩腿焊缝裂纹扩展的一种新方法。简介了断裂力学的基本理论,并基于有限元软件对桩腿焊缝进行了断裂参数分析。将风载、波浪载荷简化为扭转载荷、海水压力载荷,建立了某平台桩腿全局模型和含初始裂纹的子模型,提取出裂纹前缘的应力强度因子,并结合裂纹扩展最大正应力准则进行了裂纹扩展分析,实现了裂纹扩展的模拟。模拟结果为结构的疲劳寿命评估打下基础。     

海洋环境载荷作用下随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数的初探

本文建立了随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数的概念,并在此基础上提出了一种计算步骤简便,计算结果更接近于实际的估算随机疲劳裂纹扩展寿命的方法。初步的研究结果表明,在随机载荷作用下,以裂纹尖端的均值应力强度因子幅度ΔK_(mean)。作为随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数,是相当令人满意的。作为上述基本控制参数的应用实例,作者直接利用了模拟实际海洋环境载荷作用下的疲劳裂纹扩展试验数据,对半潜式钻井平台立柱的腐蚀疲劳剩余寿命进行了估算。     

20CrMo钢短裂纹行为和抽油杆表面允许裂纹深度

研究了抽油杆材料20CrMo钢穿透长、短裂纹和表面长、短裂纹在近门坎区的裂纹扩展行为。结果表明：短裂纹比长裂纹的裂纹扩展速率更快，门坎值更低，表面允许裂纹深度更小。因此，用长裂纹扩展速率和门坎值计算抽油杆剩余寿命，比考虑短裂纹效应的要高，最好使用裂纹扩展速率与有效应力强度因子幅计算抽油杆的剩余寿命。用短裂纹的门坎值重新计算了D级抽油杆各关键部位允许存在的裂纹尺寸。     

液氮泵内缸套有限元强度与疲劳分析

对液氮泵内缸套进行有限元强度分析和疲劳寿命分析计算,找到危险位置与应力分布状态,对液氮泵缸体的可靠性评价、指导改进设计和正确使用具有重要意义。为此,采用Solid-works Simulation有限元分析软件,对某76 MPa液氮泵内缸套进行有限元强度和疲劳计算,并分析了吸入压力对强度和疲劳寿命的影响。分析结果表明,对该液氮泵内缸套采用无相贯线设计,有效地避免了相贯线的应力集中,静强度足够,整体疲劳寿命满足设计要求。但内缸套最大应力与最小疲劳寿命均出现在内缸套大端台阶边缘处,根据入口压力与强度和疲劳关系曲线认为,适当提高吸入压力可以有效改善内缸套强度和延长其疲劳寿命。     

石油钻杆接头表面裂纹应力强度因子三维有限元分析Ⅱ.母螺纹齿根带半椭圆表面裂纹

采用三维有限元位移法,求解不同型号石油钻杆接头母螺纹齿根部所具有的不同形态半椭圆表面裂纹在内压、拉伸、弯曲、扭转载荷下的应力强度因子.在大量有限元数值分析基础上,给出了包含接头母螺纹结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似公式.应用本文结果,可对带半椭圆表面裂纹的接头母螺纹作断裂与疲劳分析.     

低温环境下海洋平台管节点的断裂力学分析

从冬季导管架海洋平台服役的工程实际出发 ,分析研究了管节点的低温疲劳裂纹扩展速率 ,给出了管节点表面裂纹扩展的主要控制变量应力强度因子的计算公式。经过对比和计算 ,得出了在 -2 5℃低温环境下管节点da/dN -ΔK关系式中材料参数c和m的具体值 ,为冬季海洋平台管节点剩余疲劳寿命的估算和安全性评估提供了依据。     

抽油杆表面椭圆裂纹应力强度因子有限元分析

运用三维有限元法求解抽油杆杆体及接头不同部位表面椭圆裂纹在拉伸载荷下的应力强度因子。采用Ｉｎｇｒａｆｆｅａ方程由裂端２０节点奇异单元位移场可精确、连续地给出应力强度因子沿裂纹线的变化，实验验证表明，运用三维有限元分析所得到的应力强度因子有较高的工程精度。应用此结果，可对抽油杆不同部位的裂纹问题作断裂与疲劳分析。     

抽油杆疲劳寿命计算研究

抽油杆是有杆抽油中三抽设备的关键部件之一。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本,准确预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。对直井和定向井分别建立了计算抽油杆轴向载荷的数学模型,计算出了抽油杆所受的轴向力。同时,建立了疲劳寿命的预测模型,计算了不同形状裂纹的几何形状因子和应力强度因子。并根据以上理论,编写了计算机程序,能计算有初始裂纹和无初始裂纹抽油杆柱的疲劳寿命。采用Forman模型预测抽油杆疲劳寿命,其特点是在Paris模型的基础上考虑了应力比R,计算结果更加准确。同时,分析比较计算结果可得:裂纹初始长度对抽油杆柱的使用寿命影响较大。文中给出的方法简单,精度较高,便于工程应用。     

抽油机曲柄销疲劳断裂的机理分析与提高疲劳强度的途径

该文在作抽油机曲柄销受力分析中指出,对曲柄销危险断面进行强度校核时,应按弯曲扭转复合疲劳极限考虑,仅按弯曲疲劳极限计算是不全面的。曲柄销的破坏,疲劳断裂是其根本原因。文章对其疲劳断裂的机理分析有:(1)曲柄销的低周疲劳断裂;(2)表面加工精度和表面层组织结构对疲劳断裂的影响;(3)防松预紧应力对疲劳断裂的影响;(4)腐蚀对疲劳断裂的影响;(5)微动磨损对疲劳裂纹的影响。文中还为提高曲柄销疲劳强度提出了几项具体改进措施。     

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。     

焊趾表面裂纹的形态发展曲线与疲劳寿命预测

以作者开发的焊趾半椭圆表面裂纹应力强度因子数据库ＳＩＦＳＣ及基本模式法为基础，给出了应力场中焊趾表面裂纹在疲劳扩展过程中形态变化规律及寿命的工程分析方法，并用这个方法计算了一些焊接头在一些典型外加应力场和残余应力场中的裂纹形态发展曲线（ＣＡＤＣ）。只有按裂纹扩展的自然途径，即按ＣＡＤＣ来计算，才能得出正确的疲劳寿命估算。残余应力及角接接头中夹板的存在对疲劳寿命有不可忽略的影响。     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中裂纹前缘应力强度因子分布的工程实用计算法－－基本模式法。本文通过高自由度的三维有限元分析，形成一个表面裂纹的应力强度因了数据库。利用数据库中基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的应力强度因子分布。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展分析。