内压作用下局部减薄弯头的极限载荷的有限元分析

管道的弯头在使用中极易受到介质腐蚀或冲蚀作用而会发生局部减薄 ,降低使用安全性。对带有此类缺陷的直管已有评定方法 ,但此方法并不适用于弯头。本文采用有限元方法分析了内压作用下带有局部减薄弯头的极限载荷 ,所得出的结果可作为建立弯头局部减薄评定方法的基础     

内压作用下局部减薄管道的极限载荷分析

本文通过三维有限元求解了局部减薄管道的极限载荷,并与ASMEB31．G规范进行了比较。重点研究了局部减薄宽度对管道极限承载能力的影响,结果表明局部减薄宽度的影响不能忽略,在减薄宽度较大的情况下,ASMEB31.G可能会给出偏于危险的评定。     

含内局部减薄缺陷高温弯管蠕变极限载荷及其安全评定

根据P91材料高温等时应力应变本构关系,对高温含内局部减薄缺陷弯管的蠕变极限载荷进行了研究。研究表明,高温蠕变极限载荷在蠕变初期急剧下降,之后下降趋缓,该现象反映了高温下材料蠕变劣化过程。不同应变准则下蠕变极限载荷变化规律一致。根据有限元计算结果,提出了与蠕变时间无关的蠕变极限载荷计算方法,得到了含内局部减薄缺陷高温弯管的安全评定方法。     

弯曲载荷作用下局部减薄管道的极限载荷分析

本文采用弹塑性有限元分析,计算了纯弯曲载荷作用下局部减薄管道的极限弯矩。结果表明,管道的极限弯矩不仅与局部减薄的宽度有关而且与局部减薄的轴向长度也有关。当减薄长度大于某一临界值,有限元结果与不考虑减薄长度影响的净截面跨塌准则（Net－SectionCollapse）所得到的结果一致。所以,可以保守地用净截面跨塌准则来评定受弯曲载荷作用的局部减薄管道的极限承载能力。     

内压载荷作用下含缺陷弯头的塑性极限载荷有限元分析

采用三维弹塑性有限元技术,对内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷进行了系统分析。结果表明,裂纹削弱系数(PL/PL0)与厚径比(t/rm)无关,在实际工程应用中可忽略厚径比对裂纹削弱系数的影响。裂纹对长半径弯头的塑性极限承载能力影响程度明显大于对短半径弯头的。     

内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷

弯头是管道系统中最薄弱、最容易失效的管件。研究含缺陷弯头的塑性承载能力在整个压力管道系统安全评定中占有重要地位。利用求取直管极限载荷的鼓胀系数法建立不考虑直管影响的含缺陷弯头的塑性极限载荷估算式。采用三维弹塑性有限元技术,对内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷进行系统分析。结果表明,裂纹削弱系数（PL／P LO）与厚径比（t／rm）无关,在实际工程应用中可忽略厚径比对裂纹削弱系数的影响。裂纹对长半径弯头的塑性极限承载能力影响程度明显大于对短半径弯头的。     

内压作用下局部减薄弯管塑性极限载荷分析与试验研究

采用有限元分析法和试验测定法,对内压作用下局部减薄弯管的极限载荷进行研究。由有限元计算结果数据拟合出局部减薄弯管塑性极限内压的计算公式,并通过试验验证了该公式。     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件，极限载荷相应较低。为充分发挥结构的塑性极限承载能力，对弯管的塑性极限载荷进行理论分析，利用von Mises屈服准则，推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力。实验验证了理论分析的正确性。     

含多局部减薄缺陷压力管道的安全评定方法讨论

局部减薄是压力管道常见的一种体积型缺陷,在管道的服役过程中不仅会出现单个局部减薄缺陷,甚至会有多个局部减薄缺陷。通过有限元方法模拟内压作用下含双局部减薄缺陷管道获得其极限载荷,讨论了在不同的轴向和环向排列方式以及不同的局部减薄相对深度下,两局部减薄缺陷间的距离对压力管道极限载荷影响程度的差异。然后对所计算模型应用API 579-1 ASMEFFS-1—2007《适合服役》与GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中对多局部减薄(凹坑)处理方法进行评定,并与有限元得到的结果进行比较,发现两评定规范既存在着保守性,也存在着不安全性。最后对两评定规范所论述的方法进行修正,提出了一种新的用于内压作用下含多局部减薄缺陷管道的多局部减薄处理方法。     

含局部减薄缺陷压力管道承载能力研究

局部减薄缺陷会降低压力管道的承载能力,影响管道的安全运行。通过应力强度评定、极限载荷分析及安全评定标准三方面对含局部减薄缺陷压力管道的承载能力进行系统研究,研究了缺陷尺寸(缺陷相对轴向长度,缺陷相对环向角度,缺陷相对深度)对许用载荷、极限载荷和安全评定载荷的影响规律。结果表明,在内压作用下,缺陷相对深度对管道的承载能力影响最大,缺陷相对轴向长度次之,缺陷相对环向角度的影响最小。对比分析发现许用载荷和安全评定载荷基本吻合,极限载荷值高于许用载荷值34.92%左右;许用载荷与安全评定载荷的比值会在一定范围内波动,存在缺陷尺寸相关性;极限载荷值与许用载荷值的比值和局部减薄缺陷的尺寸无关。相对于极限载荷,许用载荷、安全评定载荷是安全的,符合工程应用的要求。     

我国"压力管道体积缺陷塑性失效评定方法"的应用与讨论

“九五”期间,国家质量技术监督局锅炉压力容器检测中心主持的国家重大科技攻关项目对含局部减薄缺陷压力管道的评定方法进行了全面研究,其成果编入了GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》附录H。在利用该方法进行直管的完整性评定时,发现计算结果有两种不合理现象,通过反复计算与分析,找到了产生不合理现象的原因,并提出了初步的解决方法。     

非均匀载荷套管抗外挤能力分析

目前非均匀载荷引起的套管损坏现象越来越严重,在套管强度设计中就有必要考虑这些因素的影响。针对套管在非均匀载荷时的受力特点,建立了理想圆管非均布载荷作用下的内力计算模型,利用能量法原理,推导出了套管屈曲时抗挤强度计算的新公式,并对影响套管承载能力的两个敏感性参数进行了讨论分析。结果分析表明,外载荷的非均匀度是影响套管抗外挤能力的主要因素,套管的径厚比在外载荷非均匀度较小时对套管承载能力有较大的影响,当外载荷的非均匀度较大时,径厚比对套管承载能力的影响很小。     

中国压力设备安全形势与对策

对在用压力设备定期检验情况及所发现的缺陷情况、产品安全性能监督检验情况、事故情况进行了全面的分析研究。通过对压力设备基本情况和安全形势的分析,认识压力设备的薄弱环节,针对安全方面存在的主要问题,从宏观上提出防止和减少压力设备事故的对策措施。     

基于防止塑性垮塌的多晶硅还原炉底盘结构安全性评估

针对多晶硅还原炉底盘支撑结构的应力分析问题,基于JB 4732—1995 《钢制压力容器——分析设计标准》(2005年确认)中的弹性应力分析法以及ASMEⅧ-2中的极限载荷法和弹塑性分析法,开展了底盘支撑结构的应力评定。同时,计算了极限载荷法和弹塑性分析法框架下该部件的承载能力。结果表明,采用弹性应力分析法、极限载荷法以及弹塑性分析法评估时,底盘支撑结构均满足强度要求。但是,基于弹性应力分析法所得到的设计结果过于保守,而极限载荷法和弹塑性分析法可以大幅降低设计的保守度。     

离心载荷下贮氢压力系统结构安全评定研究

基于失效评定图技术理论,根据贮氢压力系统结构、材料和载荷特点,制定结构安全评定程序及项目。缺陷检测结果表明:贮氢压力系统主缺陷为焊缝底端未焊透。将其表征为三参量矩形环向缺口,结合材料性能数据,通过有限元应力求解可知:离心及内压综合载荷作用下最大等效应力出现在未焊透根部两侧尖端,随缺陷深度增加而增大,且变化趋势基本成线性关系;随宽度减小而增加,但宽度值大于0.5 mm后,最大等效应力基本不再变化。计算贮氢前后不同深度缺陷失效评定点Lr和Kr值,绘于失效评定图中,评定结论如下:当未焊透缺陷深度不超过60%壁厚时,结构是安全的,安全系数大于1.5;结构失效模式为塑性失稳,长期贮氢后由于材料断裂韧度的下降及缺陷的扩展,失效模式将逐步由塑性失稳转为弹塑性断裂,但效应并不显著。     

Safety Assessment of Aircraft Fuel Tank Access Cover under the Impact Load by Tire Fragments

According to relevant airworthiness standards, the aircraft fuel tank access cover must withstand the impact by tire fragments, and minimize the penetration and deformation, which is critical for flight safety. To assess the safety of an aircraft fuel tank access cover subjected to tire fragments, a study of dynamic response was presented in this paper using the Finite element(FE) software ANSYS/LS-DYNA. To obtain the reliable mechanical characteristics of tire tread rubber, a series of material tests have been conducted. Then the proposed rubber material model is validated by comparing the numerical simulations with the experimental results of aluminium alloy plate impact. The simulation results indicate that the rubber fragment and alloy plate will undergo the largest deformation when impact angle is equal to 90°. Finally, the proposed FE model and modelling approaches are extended to the numerical simulation of a full-scale aircraft fuel tank access cover impact. The numerical simulations are carried out with impact velocity of 71.1 m/s and impact angle of 40.5°. The simulation results indicate that the aluminium alloy by precision casting is more likely to rupture, and the middle region of the access cover is vulnerable to fragment impact. This research proposes a reliable rubber model applying to various strain rates. Considering the influence of impact regions, the dynamic response and various failure patterns of fuel tank access cover are acquired. The findings of this paper can be used to improve the future aircraft safety design.