高风险焊缝区疲劳应力概率分布研究

疲劳应力监测是针对含缺陷设备进行结构健康监测和安全评估的重要手段。基于焊缝疲劳应力监测数据和其概率密度函数,可以详细了解焊接结构件高风险易裂区的实际运营状况和准确评估结构剩余寿命。本文以直角光纤光栅(FBG)传感器对起重机械的典型焊缝结构进行监测,以其应力时程监测数据为基础,分析研究起重机疲劳裂纹在随机载荷作用下的疲劳载荷谱特征。首先,基于三向应力监测数据样本计算其等效应力时程;然后采用雨流计数法处理等效应力时程,输出整个历程中各次应力循环的均值和幅值;最后,拟合均值和幅值的概率分布函数,并进行概率密度函数的参数估计和检验。研究结果表明:起重机械典型焊缝疲劳等效应力谱的均值循环次数呈正态分布,幅值循环次数呈Weibull分布。     

浅谈压力容器的疲劳分析设计

随着工业的迅速发展,压力容器承受循环载荷的情况日益增多,产生疲劳失效事故的可能性也在增加,压力容器的疲劳分析设计越来越引起了人们的关注和重视.笔者以D一06A/B干燥器为实例,简要叙述了压力容器疲劳分析设计中的载荷和结构分析、应力计算、交变应力强度幅的求取、设计疲劳曲线的应用、疲劳强度校核等主要步骤及实施要点和注意事项.     

有机硅密封胶粘接结构的拉伸疲劳及棘轮效应研究

为了研究有机硅密封胶(DB527)粘接的对接试件在单轴拉伸循环载荷作用下的疲劳性能和棘轮效应,分别分析了应力幅值、平均应力和不同加载历史对粘接试件的棘轮应变、棘轮应变率以及疲劳寿命的影响。研究结果表明:应力幅值变化对粘接结构的疲劳寿命和棘轮应变影响很大,随着应力幅值增大,滞环面积增加,稳定阶段棘轮应变随之增加,棘轮应变率也增加;而且粘接材料随着应力幅值的增加出现循环软化现象。在不同的平均应力情况下,随着平均应力的增加,应力-应变曲线变宽,棘轮应变也明显增加,棘轮应变率呈S形的增长趋势。两种情况下粘接结构的疲劳寿命,都随之增加而下降。     

基于有限元法的压力容器疲劳强度分析

压力容器长期在交变载荷作用下运行,会产生疲劳破坏。疲劳强度是衡量压力容器抗疲劳破坏的一个重要指标。基于ANSYS软件,分别在不同的工况下(p_w=0~1.55 MPa)对一台压力容器的结构和载荷不连续处、应力集中处等高应力区进行了有限元建模。通过疲劳损伤系数及许用疲劳次数对这些区域疲劳强度进行分析和评定。评定结果是三个高应力区疲劳强度均合格。最后,给出了提高压力容器疲劳寿命的若干改进措施。     

压力容器的疲劳分析设计的研究

随着社会不断的发展,我国经济发展水平逐渐提高,工业发展迅速,压力容器承受循环载荷的情况越来越多,压力容器的交变载荷主要来自于一些压力容器的压力波动、外加载荷的交变以及强迫振动。压力容器中的结构、格局会出现连续性的集中应力,尤其一些局部塑性区域就会出现疲劳裂纹的现象,从而导致压力容器出现疲劳破坏的现象发生。随着压力容器具有越来越高的耐热性、耐疲劳性、耐腐蚀性要求,这使压力容器疲劳分析设计地位日益突出。在对其设计工作时应该保证所制定的设计方案具有一定的针对性与综合性因素。基于此,对压力容器的疲劳分析设计进行了简单的研究。     

风力机玻璃钢叶片疲劳分析

本文采用《风力发电机组风轮叶片》规范推荐的简化疲劳载荷谱及 Miner 线性损伤累积理论分析玻璃钢叶片的疲劳问题。叶片玻璃钢材料中长寿命区 S-N 曲线应用 Besquin 和 Appel关系式。对于叶片全尺寸结构疲劳试验用的等幅试验谱,可由简化载荷谱及线性损伤累积理论,按损伤等效原则求出。     

复合材料压力容器基体开裂损伤的研究

复合材料压力容器损伤破坏的主要形式之一是基体开裂,本文利用损伤力学方法中的细观力学对复合材料压力容器进行分析,采用等效夹杂法分析基体中任一点的应力情况,当应力达到临界值时基体开始产生裂纹,描述了基体开裂损伤的演化过程,建立裂纹密度和压力容器弹性模量之间的关系式,表现基体裂纹对压力容器刚度的影响。用压力容器的弹性模量定义损伤变量,进而建立了弹性模量和载荷循环次数之间的关系式。     

高温下复合钢板压力容器焊缝裂纹的评估

本文所研究的是在高温下复合钢板压力容器的焊缝处蠕变裂纹的损伤评估,同时是在不变装载量的条件下完成的,由于压力容器是承受静止而比较稳定的载荷,要排除疲劳的影响,对疲劳损伤要忽略掉。复合钢板压力容器的焊缝与原材料相比较的话,其在膨缩强度、裂纹扩展速率以及裂变韧性上都有较大的区别,所以,焊缝也是容器的高温蠕变评定的重要的部位。     

服役构件疲劳损伤的声发射信号特征提取

基于拉-拉疲劳试验,在线监测了试件关键部位的声发射信号在不同疲劳循环次数下的变化.通过对声发射监测信号进行统计分析、小波包能量谱分析和小波熵特征提取,确定了反映疲劳损伤的声发射特征参数为幅值、电压、高频能量占比和小波熵值,结果表明:所提取的特征参数均将整个疲劳过程划分为初始、中间和后期3个阶段,较好地反映了疲劳寿命循环...     

球壳大开孔径向内伸接管的应力分析

本文为我国压力容器应力分析设计中球壳大开孔设计的理论基础。从文中可见1)由于解析解和有限元解的力学模型略有出入,故只有在稍离交接线处应力分布比较一致。交接线处的应力集中系数是至关重要的。本文只能按有限元解结果分析交接线处去掉峰值应力后的 K_t 值,和解析解无法比较。所以尚宜作实验应力分析,以相互印证;2)按有限元解,在交接线外各点按静力与静力矩等效原则进行线性化处理,略去了沿壁厚分布的峰值应力后(此法可能保守,但偏于安全),可得 K_t<3的结果,这在静载荷下(或循环次数不大时)是能保证安定性设计要求的。但是在交变载荷下,需作疲劳分析时,按本文提供的数据,应按 K_t=4.13而不是3进行疲劳分析。     

变截面纤维增强塑料梁结构的疲劳寿命分析方法

研究了一种变截面纤维增强塑料梁结构在风载、惯性作用等综合载荷作用下的疲劳寿命分析方法。MW级水平轴风机叶片是一种典型的变截面纤维增强塑料悬臂梁结构,其外载荷按照IEC61400的相关规定和GL(Germanisher Lloyd)规范,利用GH bladed软件对风力机的疲劳工况进行设定和载荷计算并获得疲劳载荷谱。为了解决沿展长和时间不断变化的载荷对求解带来的困难,通过有限元方法获得梁结构任意截面上各点的应力转换矩阵。应力转换矩阵可将无规律的疲劳载荷谱转换为各应力分量的应力谱,通过将应力谱利用雨流计数法进行统计,再根据材料的疲劳S-N曲线和Miner线性损伤叠加原理,即可得到梁结构上任意点的疲劳损伤和疲劳寿命。通过简单算例与商业软件FOCUS的计算结果对比,该方法能更方便地得到任意位置处、任意截面上的多轴向纤维增强塑料结构的疲劳性能,并且表明该有限元-应力转换矩阵方法对于评估变截面的纤维增强塑料梁结构在随机载荷作用下的疲劳性能是一种高效且可靠的方法。     

横向载荷对含表面裂纹对焊接头疲劳裂纹扩展速率影响的研究

研究了双向载荷作用下对焊接头表面裂纹的疲劳扩展规律。采用经精确标定应力强度因子幅值的双向十字形试样,在电液伺服双轴向疲劳试验机上对母材分别为16MnR 和 Q235-B 这两种钢的对焊试板进行了疲劳裂纹扩展试验。同时,将其结果分别与单向应力下对焊接头及母材的疲劳扩展速率进行了比较,为制定我国在役压力容器缺陷评定规范提供了参考数据。     

淋洗塔应力分析与疲劳寿命预测

淋洗塔在运行过程中需承受交变载荷,存在发生疲劳失效的可能性,但设计并未明确其允许循环载荷次数.通过应力分析和疲劳分析对淋洗塔的结构强度和疲劳寿命进行评价.结果表明:在正常工作荷载作用下,该淋洗塔能满足运行至下一检验周期的安全要求.     

氧化铝陶瓷的静疲劳与循环疲劳特性及寿命分析

研究了氧化铝陶瓷在常温下的两种疲劳特性及相应的寿命计算,通过三点弯曲疲劳实验得出氧化铝在不同疲劳幅值下的寿命图,表明静载荷对氧化铝具有与循环疲劳相似的疲劳效应,在高应力区甚至影响更大。     

基于压力容器定期检验错边的应力疲劳分析

建立压力容器的三维模型,采用有限元法对筒体厚度为10mm储气罐进行不同焊接接头对口错边情况下的应力分布以及疲劳分布情况分析。研究表明,焊缝位置的应力值随着对口错边的增加而增大,安全系数随着对口错边的增加而减小,当焊接接头对口错边为4mm时,焊缝位置的最大应力比焊接接头对口错边为3mm的应力大31MPa。验证了定期检验压力容器将焊接接头对口错边控制在1/3壁厚范围内的必要性,为压力容器定期检验的安全等级评估提供了依据。     

压力容器裙座支撑区的疲劳分析

交变载荷作用下的受压容器裙座支撑区是疲劳失效的危险位置.对其运用ANSYS进行应力强度分析,以确定交变应力强度幅.参照工程实际中处理疲劳的一般方法,对危险点按照JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》进行疲劳校核.分析结果显示,该处满足疲劳强度要求.     

橡胶复合材料在循环载荷下的疲劳损伤特性

利用自行建立的疲劳试验系统，以单向聚酯帘线增强橡胶复合材料为对象，研究了循环载荷作用下影响橡胶复合材料疲劳性能的因素。结果表明，应力幅值和加载频率对橡胶复合材料疲劳性能影响较大，而平均应力影响较小。聚酯／橡胶复合材料的疲劳强化现象主要与组分材料本身的特性有关。     

浅析螺柱的疲劳校核

螺柱的疲劳分析，首先需确定螺柱承受循环载荷的交变应力强度幅。本文对其计算原理和方法作了介绍，并通过计算实例浅析螺柱疲劳设计的要点。     

纤维增强复合材料疲劳性能的温度效应

纤维增强复合材料(FRP)因其轻质高强、耐腐蚀等突出优势受到广泛的关注,但其疲劳性能受材料特性、环境条件和载荷条件影响较大。基于唯象学刚度退化理论,研究了FRP材料的疲劳性能在不同温度和应力水平下的变化规律,推导了FRP材料基于温度变化的刚度退化和疲劳寿命预测等效模型,并在已有试验数据基础上对该模型进行了验证,并将之应用于E型玻璃纤维平纹编织层状材料的疲劳性能预测。结果表明:该模型能有效预测FRP材料的刚度退化规律和等效剩余疲劳寿命;FRP材料疲劳性能的温度效应明显,其影响程度甚至可能超过应力幅的影响。     

压力容器的疲劳寿命计算

前言压力容器在反复交变应力作用下产生的破坏称为疲劳破坏。由于这种破坏一般是在低于材料强度值的情况下发生的,而且产生破坏的应力循环次数不高,仅在10~2～10~5之间,因此又称为低周次疲劳破坏。从五十年代以来,随着高强度低韧性材料的广泛采用