C276合金板多层多道焊的静态单元法有限元分析

基于有限元理论的静态单元法,在收敛的情况下通过设置适当的静态单元参数,可以兼顾模拟的精度和效率. 文中在母材中间截面上取三个点,分析了这些点在不同静态单元参数下的最高温度、焊接过程中的应力和最大残余应力. 结果表明,越远离焊缝,静态单元参数对于以上几个参量的影响越大. 当静态单元参数为10-5和10-4时,模拟的结果相对稳定;当静态单元参数为10-3时,模拟的结果与前两个参数模拟出来的值差距较大;当静态单元参数为10-1和1时,差距尤为显著. 同时,软件模拟过程中所需的时间也随静态单元参数的减小而增长.     

基于概率断裂力学的承压热冲击条件下含周向裂纹圆筒体的结构完整性研究

为探索适合我国核电站反应堆压力容器(RPV)在承压热冲击(PTS)条件下基于概率断裂力学(PFM)的结构完整性评定方法,本文以含周向内表面裂纹圆筒体为对象,研究其在PTS条件下的响应和结构完整性评定方法。首先基于有限元计算,确定了在PTS条件下沿壁厚的热应力场分布,并在此基础上计算了裂纹尖端应力强度因子;继而将裂纹深度、材料断裂韧性、材料屈服强度等视为随机变量,用R6失效评定图和线弹性断裂力学等方法进行了PTS条件下裂纹启裂评定,基于Monte Carlo方法开发了示范性评定软件,分析了各随机变量对其失效概率的敏感性。     

多轴载荷对含埋藏椭圆裂纹平板极限载荷的影响

极限载荷是含缺陷结构完整性评定的主要参量,极限载荷的计算是否正确十分重要。在多轴应力条件下,目前通用的评定计算中一般只考虑与裂纹面垂直方向的应力σ1,忽略与裂纹面平行方向的载荷σ2,这可能会给极限载荷的计算带来误差。针对含中心埋藏椭圆裂纹的平板,推导出在双轴拉/压载荷与单轴弯矩共同作用下的极限载荷解,并通过三维有限元计算结果进行了验证。探讨了多轴载荷对极限载荷的影响,当σ1为正时,若σ20,忽视σ2会过高估计极限载荷;若σ2≥0,当σ2/σ1小于一特定值,忽视σ2会低估极限载荷,反之,忽视σ2也会过高估计极限载荷。     

掺氢天然气在家用燃烧器中的燃烧特性

为了降低CO2排放,缓解天然气供应压力,促进氢能规模消纳,掺氢天然气被认为是最有前途的途径之一。目前,掺氢天然气的研究主要集中在工业上,本工作基于以掺氢天然气为燃料的家用大气式燃烧器的燃烧特性,利用Fluent软件结合GRI 2.11化学反应机理文件,建立燃烧器二维轴对称模型,对比数值模拟结果与实验结果,验证了数值模型的合理性;分析了燃料与空气不同预混量以及二次风流速对燃烧器的燃烧温度、主要自由基含量、燃烧污染物等的影响规律。结果表明,随着预混量(一次空气系数)增大,峰值温度大幅度升高,NO峰值质量分数先增大后降低,CO峰值质量分数逐渐增大;随着二次风流速(过量空气系数)增大,温度与污染物含量变化很小,与预混量的影响相比,二次风流速的影响几乎可以忽略不计。     

碳酸盐硫化氢复杂环境中16MnR钢应力腐蚀开裂的试验研究

针对石油化工生产装置可能出现的H2S-CO2-H2O,H2S-CO32--H2O等腐蚀类型,采用楔形张开加载预裂纹试验,研究了16MnR钢在碳酸盐和硫化氢复杂环境中的应力腐蚀裂纹扩展行为,在试验采用的复杂介质环境下,16MnR钢的应力腐蚀裂纹扩展速率为0.33×10-8~4.31×10-8mm/s。     

脱硫系统塔底重沸器壳体应力腐蚀开裂分析

采用化学成分、金相组织、断口形貌及腐蚀产物的能谱分析等方法分析了脱硫系统塔底重沸器产生裂纹的原因.结果表明,重沸器断口较平整,母材、焊缝的化学成分和金相组织正常,断口表面呈现沿晶开裂现象,部分区域还存在树枝状二次裂纹,开裂的原因是由于长期在富含H2S环境中及焊缝附近有较高的焊接残余应力,并提出了相应的防护和改进的措施.     

含表面裂纹焊接结构疲劳评定的质量等级方法

针对含裂纹焊接结构的疲劳评定,基于断裂力学的传统方法依据Paris公式需多次迭代计算估计结构寿命,计算量较大、耗时较长,不便于对工程问题做出及时快速决策。通过含裂纹结构疲劳强度与S-N曲线的等效关系,建立含裂纹结构的质量等级方法,实现快速疲劳评定。针对无限长裂纹,推导计算出与S-N曲线对应的含无限长裂纹结构质量等级,确定不同质量等级下无限长裂纹的允许深度。进而,针对有限尺寸裂纹进行疲劳裂纹扩展分析计算,基于等疲劳强度和等疲劳寿命建立无限长裂纹的等效方法,获得有限尺寸裂纹对应的等效无限长裂纹深度。以轴向载荷下含表面裂纹板为对象,采用该方法计算出一系列板厚下不同质量等级的无限长裂纹允许深度,以及不同裂纹形状比的等效无限长裂纹深度,形成裂纹尺寸等效图和无限长裂纹质量等级图。采用该方法对一典型含裂纹结构进行疲劳评定,并与基于断裂力学的传统方法进行比较,验证了质量等级方法的可行性。研究方法将有助于质量等级方法在含裂纹结构疲劳评估中推广应用,对实现含裂纹设备疲劳寿命的快速评估具有重要意义。     

轮毂单元轴铆塑性成形应力应变和力学分析

针对轴铆成形装配存在内圈滚道变形以及预紧力过大或不足的问题,采用有限元方法模拟了轴铆成形过程,分析了轴铆成形后轮毂轴大变形区的应力应变特点。研究了进给位移和轮毂轴回火温度对铆压成形的影响,基于应力应变和作用力分析探讨其原因和机理。结果表明:轮毂轴轴铆成形属于压缩类变形,以剪应变为主。剪应变引起形状变化,证明了轴铆工艺轴铆力小的工艺优点;当进给位移小于一定值时,轴铆力最大值不变。仅当进给位移大于一定值时,轴铆力最大值和预紧力随着进给位移的增加而增加;随着轮毂轴回火温度降低,轴铆力最大值增加,剪应变增加,预紧力降低。     

16MnR钢过载峰作用下的疲劳裂纹扩展行为研究

基于有限元法和Jiang-Sehitoglu循环塑性本构模型,动态模拟单个过载峰作用下裂纹扩展中的裂纹闭合行为。提取不同加载工况下的裂纹闭合和张开载荷,并考察不同工况和不同裂纹长度对裂纹闭合和张开载荷的影响。根据详细的裂纹闭合分析结果,研究单个拉伸过载下疲劳裂纹在不同阶段的扩展行为与裂纹闭合的对应关系,认为过载后裂纹闭合行为的改变是引起裂纹扩展行为改变的主要机理。根据有限元分析结果,提出一种改进的等效应力强度因子范围的计算方法,将其作为疲劳裂纹在整个扩展过程中的驱动力。拟合出单个过载峰作用下16MnR材料的裂纹扩展速率的预测公式,并将预测结果与试验结果进行对比,结果吻合。