裂纹尖端各向异性塑性的研究

对于有裂纹扩展的平面应力问题,阐述了延性铝合金裂尖实测位移场和HRR位移场的差异不能用裂尖弹塑性渐近解的高阶项来拟合。基于垂直和平行于裂纹线的实测对数位移场的斜率不同,在裂纹尖端附近假设存在由大塑性变形导致的各向异性应变硬化。建立了裂纹尖端各向异性塑性模型,发展了莫尔干涉光测实验/数值分析的杂交方法。分析了裂纹前方、沿着θ=0°径向线上的屈服面各向异性的畸变规律。对于相同的实测应变场,用各向异性模型得到的应变能密度和有效应力比用各向同性塑性公式的计算值约大20%。对于延性稳态裂纹扩展,可指望在裂尖附近由各向异性塑性计算的近场J积分值与实验测定的或远场各向同性计算的J积分值趋于吻合。     

断裂力学在电力工业部门的应用 试验方法概要

正如前九节所述,对有裂纹状缺陷的部件材料运用断裂力学来分析它的抗断裂性能时,一方面要了解裂纹尖端附近应力强度系数K、张开位移δ和J积分值的表答式,并计     

绕纤维环形裂纹界面处的应力奇异性

基于弹性力学空间轴对称问题的通解 ,研究了长纤维增强复合材料中绕纤维且垂直于纤维的环形裂纹位于界面处裂纹尖端的应力奇异性 .研究结果表明 ,应力奇异性特征方程与平面应变状态下相应模型的结果一致 ,只与Dundurs组合参数有关 ,材料性能对裂纹尖端附近奇异应力场的影响可用三个组合参数描述     

残余应力影响下的圆锥压入问题

利用有限元分析了材料在压痕过程中各变量,并计算了硬度HRC值,与在硬度试验中所测HRC值吻合,证实了有限元分析的正确性;在此基础上,分析了试件具有残余应力时的压入响应问题,研究了残余应力对圆锥压入响应的影响,探讨了压痕法测试残余应力所存在的问题。研究结果表明：残余拉、压应力以不同程度影响压入响应,压应力使圆锥压头处出现隆起量,而拉应力使其出现下沉量,该表现用于直观法预测残余应力;拉应力使压痕处塑性区域增加,压应力使塑性区域减少,在压痕法测量残余应力时,由于塑性区域事先的未知性而影响应变测试位置的确定,从而影响测量残余应力的准确性。     

对称Y型月牙肋钢岔管内压下弹塑性分析

为了研究月牙肋钢岔管在内水压力下的应力分布特点,确定超载情况下塑性区的出现部位及塑性的发展程度,以某水电站月牙肋钢岔管实际工程项目为例,建立带弹性地基的岔管有限元模型,开展水压试验工况下正常内水压及超载内水压的静力弹塑性分析。对不同管壁厚度和内水压力下塑性区域、第一主塑性应变和Mises应力进行了分析,表明:在内水压力作用下,塑性区域集中出现在管壳与月牙肋板相贯线附近主岔管最高点内壁处,月牙肋板与岔管接缝处附近出现小部分塑性区域。为月牙肋钢岔管的加肋补强及钢筋混凝土外包提供了设计依据。     

超声电机定子的简化复合梁模型裂纹扩展分析与实验

超声电机工作环境非常复杂,压电陶瓷极易发生断裂失效。为了分析研究电场、预压力及裂纹位置对压电陶瓷断裂失效的影响,将超声电机的定子沿周向简化为弹性复合梁模型,并在压电陶瓷上预制贯穿裂纹。首先用Ansys有限元软件对简化模型进行仿真,分析得到增大电场、预压力能增加裂纹尖端应力值,裂纹更加容易扩展。然后通过实验验证得到增大电场强度裂纹更加容易扩展。     

汽轮机转子弹性槽三维表面裂纹的边界元分析

本文在对弹性槽应力分布数值解分析的基础上,将弹性槽表面缺陷作为三维表面裂纹处理,进行线弹性(考虑塑性修正)断裂力学分析,用边界元法进行了权函数和应力强度因子的计算,得出了权函数及沿裂尖的应力强度因子分布(K-θ关系),并与转子中心孔表面裂纹计算结果进行了对比。分析了机组启停工况下转子不同表面裂纹可能的开裂方式。     

铝合金拉伸塑性变形的非线性电磁超声检测

针对金属构件早期塑性损伤检测的难点问题,建立非线性电磁超声表面波弹塑性模型,通过改变材料内部塑性应变大小模拟不同程度的塑性损伤,研究应力应变、塑性损伤、超声非线性系数三者之间的关系,并利用非线性电磁超声实验方法,对拉伸变形的试件进行塑性损伤评估。搭建了非线性电磁超声表面波检测系统,对导入不同塑性变形的试件进行相对非线性系数的检测。实验结果表明,在材料屈服硬化阶段早期(ε≤5%),随着被测试件中导入塑性应变量的增加,相对非线性系数迅速增大;在材料屈服硬化阶段后期(5%ε≤7%),随塑性损伤程度的增加,相对非线性系数增幅逐渐趋于平缓;在材料出现颈缩时(ε7%),材料内部应力的降低导致相对非线性系数出现明显下降。据此,可以对塑性损伤的变化情况进行有效监测,并进一步评估材料的力学寿命。     

管子管板封口焊过程数值分析

采用有限元分析的方法对国家重大专项CAP1400核电机组蒸汽发生器管子管板封口焊过程进行了模拟分析,研究了管子管板封口焊后残余应力及等效塑性应变,焊接温度场,焊接变形情况。结果表明:二次加热过程可以消除部分焊接应力;缩孔现象不受焊接应力的影响;焊后残余应力主要分布在热影响区位置,且靠近管板一侧残余应力更大;塑性变形区域主要分布在热影响区位置,且靠近管子一侧塑性应变更大;焊后管口略微膨胀,排除实际焊接过程中缩孔现象是由焊接应力产生的;焊接过程中管长基本不变,封口焊过程对换热管的间隙基本无影响。     

30Cr1Mo1V转子钢应力强度因子有限元分析

通过采用20节点solid186退化奇异单元,利用ANSYS软件,对三维断裂参量进行计算和分析,结果表明位移法和J积分法确定应力强度因子是可行的;对一定尺寸的紧凑拉伸试样三维裂纹进行分析,得出30Cr1Mo1V转子钢裂纹尖端KI随裂纹长度和载荷水平改变时的变化规律,为研究汽轮机转子裂纹扩展规律提供了合理、有效的方法.     

以应变能密度原理估计缺口底部局部应力应变

本文介绍了根据应变能密度原理估计拉载作用下缺口底部应力、应变的方法。缺口底部塑性区的应变能密度可由弹性应力—应变关系导出。当缺口底部局部屈服后,通过应力重新分布修正,可以得到较为理想的理论解。文中提供了求解局部应力应变的数值计算过程,并进行了三种几何形状缺口,在拉载作用下局部应变实测。局部应变的数值计算值与实测结果能较好地吻合。     

不同高温循环次数后大理岩单轴压缩力学试验研究北大核心CSCD

采用岩石单轴压缩试验分别对经历100℃、300℃、450℃、600℃四种温度与1次、10次、20次不同温度循环次数后的的四川锦屏大理岩试样的力学性质进行了研究。试验结果表明:1100℃下高温循环次数对应力应变曲线形状的影响不大,当温度达到450℃以上时,高温循环次数对曲线曲率等参数的影响较大;2随着温度的升高和循环次数的增加,试样破坏形式逐渐由典型的脆性破坏向脆塑性破坏转变;3当温度达到600℃时,随循环次数增加,峰值应力、弹性模量表现出明显的降低趋势,峰值应变表现出明显的升高趋势。     

不同高温循环次数后大理岩单轴压缩力学试验研究

采用岩石单轴压缩试验分别对经历100℃、300℃、450℃、600℃四种温度与1次、10次、20次不同温度循环次数后的的四川锦屏大理岩试样的力学性质进行了研究。试验结果表明:1100℃下高温循环次数对应力应变曲线形状的影响不大,当温度达到450℃以上时,高温循环次数对曲线曲率等参数的影响较大;2随着温度的升高和循环次数的增加,试样破坏形式逐渐由典型的脆性破坏向脆塑性破坏转变;3当温度达到600℃时,随循环次数增加,峰值应力、弹性模量表现出明显的降低趋势,峰值应变表现出明显的升高趋势。     

200MW汽轮机暂态温度分布及热弹塑性应力计算分析

本文应用暂态温度场及热弹塑性应力场计算主程序和有限元网格自动划分及等值线自动绘制辅助程序,重点计算和分析了200MW汽轮机高中压转子在不同温升率及不同启动温度下各个时刻的温度分布和应力分布及其变化规律,对屈服区进行了塑性计算,得到了塑性等效应变值.寻找到了转子的薄弱环节,并提出了改进意见。     

压力容器断裂分析的双判据法

目前压力容器断裂分析的方法很多,主要的有:K 判据、δ判据、J 判据、流变应力判据等等。K 判据规定:应力强度因子K 达到材料的脆性断裂韧度Kc 时,便发生脆性断裂。K判据是在线弹性断裂力学基础上建立起来的。严格说来,这种方法仅适用于比较脆的或以弹性方式破坏的材料。当裂纹周围的平均应力,除裂纹尖端局部外,不超过材料的     

均匀变化温度场中均匀干燥时抗裂圆环的理论分析

本文基于弹性力学方法研究抗裂圆环中干缩变形与温度变形的协同作用,给出了抗裂圆环在均匀变化温度场中水泥基材料发生均匀干缩变形时的径向、环向应力分布、径向位移分布、径向和环向应变分布。通过研究发现:在均匀变化温度场中发生均匀干燥时,水泥基材料抗裂圆环受力状态由温度变化及干缩变化综合作用决定;干缩变形的大小对温度变形有制约作用;温度变化的幅度大小对各种分布值的大小也有显著影响。     

利用有限元法分析单芯光纤复合海缆扭转与光纤应变的关系

利用有限元法建立了海缆扭转模型,对其进行网格划分、施加扭转载荷,模拟海缆不同角速度下的扭转过程,最终提取了铜导体和光单元的应力、应变数据,并对铜导体的径向和轴向应力、应变分布以及扭转速度与铜导体应力、应变的变化关系进行了分析。结果表明,在同一时刻铜导体径向应力、应变由内到外依次增大,轴向应力、应变分布与扭转角度大小有关;海缆以不同角速度扭转时,铜导体的应力、应变的变化与角速度的大小呈现出了一定的规律,整体趋势一致。最后,建立了光纤应变与铜导体应力的关系函数,为利用光纤传感技术监测海缆的扭转状态提供了理论依据。     

50 MW汽轮机转子的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算,计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处;裂纹部位的弹性槽车削后,转子最大应力有所降低;弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

高温再热器T23/12Cr1MoV异种钢焊缝失效机理

通过裂纹宏观形貌、硬度试验、裂纹微观形态等分析,研究了1 900 t/h锅炉高温再热器T23/12Cr1MoV异种钢安装焊缝运行8 000 h断裂失效机理。结果表明:取消焊前预热及焊后热处理,将造成焊缝及热影响区产生淬硬马氏体组织,粗晶区晶粒严重粗化,晶界弱化;在高温运行温度下,焊接残余应力及管内蒸汽运行压力下,在焊缝与粗晶区界面处产生应力集中,随着外加应力塑性增加,在焊缝与粗晶区界面粗晶界产生裂纹。再热裂纹是造成高温再热器T23/12Cr1MoV异种钢焊缝断裂失效的主要原因。     

架空输电线路导线压接握着力试验与分析

为了进一步探讨架空输电线路导线的压接质量,采用基于应变测量法的导线压接握着力试验,在3组9根不同工况下的液压导线压接管上粘贴应变片,通过应力与应变的变化规律分析导线压接质量。实验结果表明,随着荷载的逐渐增加,压接管的应变逐渐增大,初始阶段应变较小,之后应变值出现拐点并迅速增大,当压接管的应变达到极限拉应变后呈塑性延断;压接导线破坏特征主要表现为导线中钢芯被拉断后压接管塑性延断或铝线在压接处破断;3种不同工况下导线压接握着力均大于导线设计使用拉断力的95%,压接规程中提出的压接时钢压接管系统额定工作压力不低于80MPa,铝压接管系统额定工作压力不低于63 MPa[1]是可行的,压接保持时间对拉断力的影响不显著。