某低温压力容器失效机理研究

针对某液氮预冷设备的结构进行了研究,通过有限元分析得到结构的应力集中位置与最大等效应力,并分析得到其失效原因为底部三通在低温下发生脆性破坏。根据分析结果更换了3 mm壁厚316L材质的三通,并进行了冷冲击试验进行验证,解决了容器失效的问题。     

下穿隧道爆破振动作用下石油管道的安全性评价

以西安成都客运专线下穿埋地石油管道的仙女岩隧道掘进爆破为背景,根据隧道与管道的空间位置关系以及掏槽孔爆破的装药结构,按照等效炸药量原理建立了隧道—管道的三维非线性动力有限元模型。利用有限元软件ANSYNS/LS-DYNA模拟管道地表的振动响应,通过与现场实测振动速度波形的对比分析,验证了模型计算结果的准确性和可靠性。以此为基础,进行爆破振动作用下的埋地管道-土体接触面的动力响应分析和管道安全性评估。研究结果表明:隧道爆破作用时,管道—土体接触面上管道的最大振动速度约为土体峰值振动速度的1.6~5.0倍;埋地输油管道的最大当量应力为102.08 MPa,远小于管道许用应力434.70 MPa,隧道按照既定爆破方案进行开挖所产生的振动不会影响管道安全。     

ZK60镁合金型材挤压过程有限元数值模拟

本文运用DEFORM-3D平台对ZK60变形镁合金型材挤压过程进行了数值模拟.分析了变形温度(T=300℃/350℃)、变形速度(V=2、5mm/s)对合金等效应变、等效应力、温度场以及变形载荷的影响规律.结果表明:温度对等效应力影响显著,变形温度从300℃升高到350℃,合金最大等效应力从75MPa降低到55MPa;变形速度对温升影响显著,挤压速度由2mm/s升高到5mm/s,合金最大温升由81℃升高到118℃.确定了ZK60合金在挤压比为25时,适宜的挤压温度为350℃,挤压速度应在5mm/s以下.     

BOG气体对LNG输送管道预冷的数值模拟

针对DN1 000 mm的长距离LNG输送管道BOG(闪蒸气)预冷过程,建立一维流动传热模型,对预冷过程进行了模拟分析.整体壁面温度下降速率最大不超过10 K/h,计算时间步长取10s,计算得出761.2 m的LNG输运管道冷却到154.5 K(-118.65℃)左右所需时间为30.25 h.分析了整个预冷过程中,管道壁面温度,管内BOG气体温度和BOG气体进口质量流量的变化趋势,还分析了输运管道中管道变径处温度阶跃突变的现象和原因,同时分析不同因素对管道预冷过程的影响.从以上影响预冷过程的主要因素的分析得出整个预冷过程的规律.     

低温风洞电动推杆热防护结构设计及传热分析

为解决低温风洞中电动推杆的热防护问题,设计了使其能够在低温风洞高温工况(323 K)和低温工况(110 K)下正常工作的热防护结构。采用数值模拟方法校核了热防护结构强度及刚度,分析了电机发热功率,冷却气体流量和加热片加热功率等因素对推杆元件温度的影响。结果表明:低温风洞内压力达到极值0.35 MPa时,由厚度5 mm,材料S30408不锈钢制成的圆筒形热防护结构最大变形量为0.397 mm,最大应力为160.62 MPa;冷却气体流量大于等于0.005 kg/s时,高温和低温工况下电机最高温度均不大于418 K的允许工作温度;当加热功率达到500 W时,缸杆端部各考察截面温度均高于263 K;在高温工况和加热功率为500 W的低温工况下,冷却气体流量为0.005 5kg/s时,缸体、缸杆均能维持在263—313 K的工作温度,且高温工况最大温升与温差分别为3.62、2.81 K,低温工况最大温降与温差分别为4.94、6.82 K,满足温度稳定性与均匀性要求。     

低温储罐预冷过程预测

为了能输送和存储单相低温液体,保证输送管道和低温储罐的安全,预冷过程不可或缺。对预冷时间、预冷介质消耗量进行预测有利于指导实际操作。从热力学基本理论出发,采用稳态与变热导率的热力学分析方法,建立储罐预冷时间与预冷介质消耗量数学模型,推导了储罐温度随时间的变化关系,探讨进口流量与预冷时间、预冷介质消耗量之间的相互影响。将不同的计算方法相结合,指导选取最佳预冷流量。     

Ti-55511合金高温蠕变行为TEM分析

文章结合Ti-55511钛合金的高温工作环境进行了4组蠕变实验:400℃200MPa、400℃300MPa、500℃200MPa以及500℃300MPa。蠕变后,使用透射电镜实验观察了蠕变后样品的微观组织。结果表明:高温高应力状态下,位错攀移在蠕变过程中占主导地位;在高温低应力或低温高应力状态下,合金蠕变过程主导机制为位错滑移;当温度较低,应力相对较低时,合金蠕变过程中主导机制为晶界扩散机制。     

不同温度下泡沫铝压缩行为与变形机制探讨

利用Hopkinson杆与MTS实验装置分别研究泡沫铝在不同温度下的动态与静态力学性能,实验结果表明,泡沫铝有很强的温度软化效应,坍塌应力与平台应力和“应力降”的大小均随温度的升高而降低。动态高温下应力应变曲线与静态低温下应力应变曲线类似,反映材料应变率与温度之间的等效关系。低温下泡沫金属强度较高,脆性较强,泡沫结构易脆性坍塌,并伴有脆性裂纹,随着温度的升高,基体材料逐渐软化,泡沫金属强度降低,胞孔结构在压缩过程中从低温下脆性失稳逐渐变成以胞壁屈曲与塑性变形为主,且在不同温度段,应变率敏感度不同。     

聚丙烯木塑复合材料蠕变行为的模拟与预测

通过三点弯曲蠕变试验,研究了聚丙烯木塑复合材料在23℃左右室内环境五种应力水平下的短期蠕变行为,并采用四元件模型对其蠕变行为进行模拟。依据时间-温度-应力等效原理,以5MPa为参考应力水平,将其它四种应力水平下的蠕变曲线移位成5MPa应力水平下的主曲线,从而可以预测聚丙烯木塑复合材料在5MPa应力水平下大约3年内的蠕变行为。     

低温下砂岩动态力学特性的试验研究

为研究砂岩在低温下的动态力学特性,采用75 mm分离式霍普金森杆（SHPB）试验系统分析砂岩在–10℃,–20℃和–30℃下冲击载荷为0.10 MPa,0.20 MPa和0.30 MPa的冲击压缩试验,得到砂岩在低温下的静态抗压强度和动态应力-应变曲线。砂岩在低温下的单轴抗压强度逐渐增大,在SHPB试验中,随着温度的降低,砂岩的动态峰值应力逐渐增大。在相同的低温下,随着冲击载荷的增大,应变率逐渐增大,砂岩的峰值应力也随之增大。低温下砂岩的峰值应力和动态增长因子（DIF）随着应变的增加呈正相关关系,温度降低,DIF的增长速率越缓。得出温度是影响砂岩破坏的重要因素之一,可为工程设计和施工提供相关的参考。     

基于OLSM的旧水泥混凝土路面加铺结构应力分析

针对开级配大粒径沥青碎石(OLSM)优良的抗变形能力,采用有限元法对基于OLSM的旧水泥混凝土路面加铺结构进行应力分析。结果表明:设置OLSM抗裂层后,在车辆作用,温度应力以及二者的耦合作用下,接缝处的最大主应力、等效应力和最大剪应力都有较大程度的减小。     

90K低温下带预冷的林德制冷机的系统设计

为了获得90K的低温,提出1套带预冷循环的林德制冷系统,并分别对该系统的预冷循环和制冷循环进行了设计.预冷系统和制冷循环的制冷剂分别为R404A 和 R740.无热负荷时,设定低温箱的温度90 K,制冷量为140 W.该系统整体结构简单,获取温度低,在低温领域有较广泛的应用.     

外部液动力作用下管道输送流固耦合应力分析

采用计算流体动力学方法分析管道-外部流体相互耦合效应对管道连接点应力影响。以垂直输送管道系统为研究对象,应用数值方法求解外部流体-管道进行流固耦合这一非线性问题。研究结果表明:1)扬矿硬管上端无论是固接还是铰接,外部流场以不同速度冲击管道,应力集中出现在管道靠近连接区域,最大应力也出现在管道连接点处,其余部位管道应力变化较小;2)其最大等效应力随着外部流场速度增大而增大,以固接方式连接产生的管道最大等效应力总是大于以铰接方式连接的最大等效应力。3)当外部流体速度为0.9m/s时,两种连接产生的最小应力值在该流速点均出现局部极小值,且固接时局部极小应力小于铰接时的局部极小应力。     

高空真多层绝热低温管道中波纹管简化有限元模拟方法

基于有限元方法对高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道进行多场耦合分析时,由于内管道波纹管几何及材料的非线性特性,使整个分析过程极为耗时,限制了有限元法在HV-MLI低温管道优化设计中的应用。为提高有限元分析效率,结合HV-MLI低温管道对所受载荷的响应特征,提出了用Combine14弹簧单元或等截面管等效替代波纹管的方法。通过对Combine14弹簧单元和等截面管相关参数的理论计算及定义,建立了两种HV-MLI低温管道内管的等效有限元计算模型,并对含波纹管、Combine14弹簧单元及等截面管内管道模型分别进行了有限元模拟计算,得到了各模型内管的应力及变形结果。结果表明:建立的两种等效模型合理、有效;与含波纹管模型相比,两种等效模型均在保证分析精度的同时,将分析效率提高了300倍;相比含Combine14弹簧单元模型,含等截面管模型在结构不连续处的应力集中程度较轻,且与含波纹管模型相符,更适于HV-MLI低温管道的多场耦合分析。     

基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究北大核心CSCD

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。     

某电厂高温再热蒸汽管道立管管夹变形原因及结构优化

某电厂高温再热蒸汽管道立管管夹尾部发生变形,通过几何尺寸测量、化学成分分析、拉伸试验及热-结构耦合有限元分析等方法,分析了管夹变形的原因.结果表明:管夹在直段与弯曲段的转角处存在应力集中现象,该处等效应力超过相应温度下材料的屈服强度,导致管夹变形;通过增加管夹厚度和在管夹直段与弯曲段的转角处设置肋板,可使其最大等效应力...     

基于X射线衍射的在役全尺寸管道应力测试方法

为验证X射线衍射法对于野外在役管道应力测试的适用性,首先重复测试铁粉、钢块、钢条和钢管的残余应力,分别验证X射线应力测试的可重复性。然后通过对比测试圆周域内9点的应力,分析测试点位置对应力测试结果的影响。再通过对比3个月前后的应力测试结果,观察测试时间间隔对应力测试的影响。最后分别采用等强度梁、静压全尺寸管道、悬臂弯曲的全尺寸管道开展加载试验,验证X射线应力测试的精度范围。试验结果表明,X射线重复性测试的最大差值为15.6 MPa。微小位置偏差对应力测试的影响范围在±30 MPa以内。3个月前后应力测试的最大差异值为30.7 MPa。等强度梁试验中,随着载荷增加,应力增量的理论计算值和X射线测试值的斜率几乎相同,应力增量最大偏差仅7.1 MPa。全尺寸管道静压试验中,X射线应力测试值与应变片环向应力测试值的最大差值为9.4 MPa。全尺寸管道弯曲试验中,X射线应力测试值与应变片轴向应力测试值的最大差值为17.9 MPa。以上试验结果表明,X射线衍射法应力测试的可重复性、可再现性和精度均可以满足在役油气管道应力测试的要求。     

剪叉式升降平台设计与有限元分析

目的针对市场上现有单级剪叉式升降平台的不足,提出一种可变幅面、可设定升降高度的剪叉式升降平台,设计其机械结构,并进行力学性能分析。方法利用三维建模软件SolidWorks对升降平台进行三维实体建模;利用有限元分析软件Ansys Workbench建立有限元模型,对其静态承载性能进行仿真分析。结果得到了该平台在特定载荷下,在升起且伸缩台板合上,升起且伸缩台板拉开,降下且伸缩台板合上,降下且伸缩台板拉开4种工作状态下的总体变形和等效应力情况。其中最大总体变形主要位于伸缩台板左边缘,上述4种工作状态下的最大总体变形分别为1.97,1.07,0.73,0.33 mm,都在允许范围内;最大等效应力出现在剪刀撑铰点附近,上述4种工作状态下的最大等效应力分别为47.51,40.10,185.34,170.02 MPa,均小于结构钢材料的屈服极限(235 MPa),强度满足要求。结论所提出的可变幅面、可设定升降高度的剪叉式升降平台,拓展了传统升降平台的功能。     

某型号锂电池全纸化包装件跌落仿真分析

目的 验证锂离子电池全纸化运输包装件的防护性能。方法 依据锂离子电池的产品特性、流通环境以及包装防护等多方面要求，选用合适的纸质包装材料得到全纸化的包装方案，选用仿真分析软件对包装件进行跌落模拟，得到其应力、应变等相关数据。结果 由跌落仿真分析可知，最大应力出现在外壳上盖凸台位置，其应力值为346.06 MPa，超过外壳最大许用应力值(325 MPa)，外壳发生破损。锂电池包装件跌落时，外壳等效应力值为1.211 MPa，仿真得到的应力值均未超过材料的许用应力，不会发生损坏。结论 该包装结构能够在运输过程中吸收大部分的冲击能量，能很好地保护内部产品不受损伤，具有良好的防护性能。     

锂电池运输包装设计与跌落仿真分析

目的 文中以深圳市某科技公司新型动力锂离子电池为研究对象,为其设计缓冲运输包装。方法 结合相关测试标准运用仿真软件ANSYS Workbench对锂电池及其包装件进行跌落仿真分析,并结合跌落试验结果以验证仿真模型的可靠性。结果 裸机跌落时,外壳等效应力最大值为720.41 MPa,超过硬质铝合金的许用应力325 MPa,外壳将会发生破裂;电芯的等效应力最大值为363.4 MPa,超过铝的许用应力280 MPa,可导致电芯损毁;锂离子电池运输包装件跌落仿真结果显示,外壳、电芯、散热板、PCB板等各部件的最大等效应力值较裸机跌落时分别降低了73.66%、39.82%、38.65%、81.70%,且其等效应力的最大值均未超过对应材料的屈服强度。结论 综合变形云图及实验结果,采用EPP泡沫和BC瓦楞纸箱的锂离子电池运输包装结构具有较好的防护效果,能够满足抗冲击强度要求。