弯矩下含肩部穿透裂纹接管应力强度因子研究

在弯矩作用下,含裂纹接管的应力强度因子研究鲜见报道,其研究结果对丰富缺陷压力容器的安全评定具有重要的意义。采用三维有限元方法,对含肩部穿透裂纹接管在弯矩作用下裂纹的应力强度因子KIM进行计算和分析。研究结果表明,弯矩与KIM呈线性关系,裂纹长度越大,KIM越大;接管和容器的壁厚增加、容器开孔增大,KIM均减少。同时给出了KIM拟合式和KIM与各参数关系以用于对此类缺陷的安全评定。     

表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算

考虑到裂纹前缘处的应力奇异性,在利用有限元方法计算平板表面裂纹的应力强度因子时,裂纹前缘采用三维四分之一分点20节点等参退化奇异单元。研究了裂纹前缘采用奇异单元的边长L与裂纹深度a之比L/a、围绕奇异单元层数R以及裂纹前缘每层单元划分的份数m(网格疏密)对计算结果的影响,并用无因次化的形状系数Y表示应力强度因子,分析结果与Newman-Raju公式计算结果基本相近。     

石油钻杆接头表面裂纹应力强度因子三维有限元分析Ⅰ.计算方法与模型

给出了三维有限元位移法求解表而裂纹的纂本计算公式通过若干算例表明,本文所用的求解方法能较精确地给出应力强度因子沿裂纹前缘的变化规律,提出了石油钻杆接头螺纹连接的简化模型、合理地模拟了载重荷沿螺纹齿的分布规律.     

基于有限元模拟的压力管道轴向裂纹应力强度因子计算

基于有限元软件ANSYS对一种新型的管道断裂行为研究试样进行了三维建模与数值分析。对用于模拟实际工况的无加载孔模型和用于实验研究的有加载孔模型分别建模,并计算了裂纹尖端应力强度因子。对比研究发现,有加载孔模型可以较好地反应工程实际,并可用于管道断裂力学行为的研究。通过改变断裂试样厚度与裂纹长度发现:应力强度因子K随着试样厚度的增大而减小,而裂纹长度增大时K值也有减小的趋势。     

压力容器含裂纹接管过渡区有限元分析及优化

针对压力容器服役过程中因应力集中而形成裂纹的问题,运用有限元软件仿真计算压力容器接管过渡区裂纹尖端应力强度因子和最大等效应力。通过改变接管尺寸、焊接不同厚度补强圈或翅片,比较其对Ⅰ型应力强度因子K_I及最大等效应力的影响。结果表明,增大接管壁厚和内、外过渡圆角直径,减小接管开孔尺寸,焊接补强圈或翅片均可一定程度上减小K_I及最大等效应力;增大内过渡圆角直径的效果较增大外过渡圆角直径的效果更好;补强圈与筒体厚度比存在最佳值,厚度比为0.35时K_I及最大等效应力最小;焊接翅片可有效降低K_I及最大等效应力。     

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.     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究

根据断裂力学中的应力强度因子来研究抽油杆杆体部位表面裂纹的变化，从而对抽油杆杆体部位表面裂纹缺陷进行定量评定，并用疲劳裂纹扩展法求应力强度因子，其优点是可以在接近真实裂纹构件的情况下，用试验分析方法研究应力强度因子问题。     

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。     

用散斑照相法测量球形容器表面裂纹应力强度因子

本文用双光束非相干照明的散斑照相术和SCOD法测量了16MnR板试件及受内压球形容器的表面半椭圆裂纹的应力强度因子K_1,并将其实验数据与典型的K_1计算值进行了比较。试验结果表明,工业球罐的径比接近1时,选择合理的平板解则可不考虑曲率的影响。     

内压作用下含内表面环向裂纹光滑弯管的应力强度因子

应用大型通用有限元分析软件Ansys,建立含内表面环向裂纹的光滑弯管在内压作用下的模型,计算出不同裂纹尺寸的应力强度因子和形状因子,绘制曲线并进行分析,其结果可供工程安全评定使用。     

内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力分析

为了了解内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力,为现场确定泵压等施工参数提供参考依据,用ANSYS有限元分析软件建立了射孔套管有限元模型,给出了含孔边裂纹射孔套管应力强度因子计算公式,对内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力进行分析计算,得到了临界开裂应力与纵向裂纹长度的关系曲线。研究结果表明,套管最大应力集中在孔边裂纹处,在内压产生的应力作用下裂纹有可能沿轴向产生脆性扩展,因此,孔边裂纹大大削弱了射孔套管的强度;射孔套管临界开裂应力随裂纹长度的增加而减小;在短裂纹区(10 mm相似文献   

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。     

导管架管节点穿透裂纹应力强度因子数值分析

采用有限元软件ANSYS建立多个不同尺寸的撑杆焊趾处带穿透裂纹的导管架平台T型管节点有限元模型,载荷分别为施加在撑杆上的轴力和平面内弯矩,采用位移外推法计算裂纹前缘的应力强度因子。首先验证ANSYS计算的管节点撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子结果随裂纹前缘网格尺寸变化的收敛性,然后初步讨论管节点撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值对撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子的影响,得出了应力强度因子随撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值的变化规律,可为工程中管节点的止裂工作提供参考。     

斜置半椭圆表面裂纹应力强度因子分析

通过大型有限元软件ANSYS,采用实体建模法建立了半椭圆表面裂纹的有限元模型,并分析了具有偏心距的斜置半椭圆状表面裂纹应力强度因子的变化曲线,以及偏心距e、斜置角度α、椭圆角θ对应力强度因子的影响,丰富了半椭圆表面裂纹的研究内容,可为工程实际应用提供参考。     

抽油杆螺纹段表面裂纹应力强度因子实验研究

使用James-Anderson方法,通过实验得到了抽油杆杆头螺纹段带预紧力情况下螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子表达式。实验过程中,把20CrMo钢5/8英寸抽油杆杆头螺纹段带预紧力的试件,用应变片控制施加的预紧力使之满足工程实际,然后用降载勾线技术描绘出了螺纹根部横截面上缺陷源的疲劳扩展线,由此取得了一系列疲劳裂纹扩展速率数据,并结合疲劳断裂力学标准试样测定的材料性能,得出试件螺纹段螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子幅值。再引入这二点应力强度因子正则系数Ya、Ys,又得出一系列相对于顿裂纹形状a/c,和相对深度a/r的Ya、Ys数据。再用拟合法得到函数Ya(a/r,a/c),于是得出应力强度因子表达式。将表达式用于估算试件的疲劳寿命,估算表明,与实验结果符合。证明表达式的正确性,可以在工程上实用。     

拉伸和弯曲载荷作用下含R槽方形壳角裂纹应力强度因子计算

为了求解拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面上多个不同的奇异应力场的应力强度因子,在断裂力学理论基础上,运用J₂积分法和材料力学中平截面假设,以含R槽方形壳对称穿透角裂纹的应力强度因子为例进行分析研究。结果表明,J₂积分法以及材料力学中平截面假设可用于确定拉伸和弯曲载荷作用下裂纹截面不同应力场对应的应力强度因子;提出的不同应力强度因子之间的关系式简化了具有复杂裂纹的含裂纹工程构件的应力强度因子求解,为解决复杂应力场所对应的应力强度因子问题提供了思路。同时将有限元解与本研究解进行了比较,两者吻合较好。     

U形管周向表面椭圆裂纹应力强度因子分析

通过在裂纹尖端设置奇异单元，建立了受内压U形管弯管部分表面周向椭圆裂纹的断裂力学分析模型，运用有限单元方法对裂纹前沿各点应力强度因子进行了分析研究，得到了裂纹前沿最深点的应力强度因子修正系数F1随Ri／R、a／b、a／t而变化的曲线图谱。     

含裂纹自增强厚壁圆筒残余应力研究

针对裂纹对厚壁筒自增强处理效果影响的问题,采用有限元软件分析了2种径比不同裂纹的厚壁筒自增强处理后的残余应力分布规律,并通过节点位移外推法计算了裂纹尖端处的应力强度因子。研究结果表明,不同径比时自增强压力的变化决定了含裂纹厚壁筒在裂纹尖端残余压应力的分布,以及裂纹尖端应力强度因子的变化率;尖端前缘自由表面存在残余压应力区域,促进了裂纹的闭合;随着自增强压力的增大及裂纹长度的减小,扩大了裂纹尖端沿裂纹扩展方向的残余压应力区域范围。     

铆接结构叶轮强度三维有限元分析

论述了铆接结构叶轮强度的三维有限元应力分析及计算 方法,以有限元分析结果为依据,确认这种铆接结构形式的叶轮结构在实际操作工况下是安 全合理的。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子近似式研究

本文以拉伸无限体中椭圆片裂纹应力强度因子的精确解析解为基础,引入抽油杆杆体自由表面边界影响系数M,并将抽油杆杆体局部表面缺陷简化为部份椭圆表面裂纹,于是就将有局部表面缺陷的抽油杆杆体问题简化为有部份椭圆表面裂纹的拉伸圆杆问题。在假设拉伸圆杆部份椭圆表面裂纹的变形为“部份椭球”的条件下,得到了M与该表面裂纹嘴中心张开位移Δ₀之间的关系,简称M-Δ₀公式,用变载勾线法勾画不同裂纹形状,用实验测定相应Δ₀,用M-Δ₀公式计算相应的M值,将不同裂纹形状下的M数据进行数学回归,得到了系数M(a/r,a/c)函数,从而得到了抽油杆杆体局部表面裂纹应力强度因子近似式。将对应的表面裂纹形状最深点的数值与文献的结果进行了比较,比较表明,二者大体一致。