外压圆筒临界压力的双非线性ANSYS有限元模拟与讨论

利用有限元模拟软件ANSYS的几何/材料双非线性分析技术对外压圆筒临界压力进行模拟计算,将模拟结果与文献试验结果、GB 150、ASMEⅧ-2及EN 13445等压力容器设计标准中计算结果进行比较分析。结果表明:若ANSYS软件中偏差系数按外压圆筒实际最大偏差考虑,与文献中试验值和Mises公式计算结果的材料非线性修正值相比,ANSYS的模拟结果普遍偏低。模拟值按ASMEⅧ-2第5章设计系数考虑后,得到许用外压力,在弹性失稳阶段时,有的略高于ASMEⅧ-2公式法的,也有的略低于GB 150所得的。在非弹性失稳阶段,模拟所得的许用外压低于ASMEⅧ-2公式法、EN 13445规范计算结果,高于GB 150规范计算结果。     

弹簧全启式安全阀的FMECA分析

针对安全阀可靠性分析以及安全阀校验周期确定过程中存在的困难,采用FMECA方法分析了弹簧全启式安全阀典型的失效模式:振颤、泄漏、频跳、超压不起跳、未到达压力起跳以及回座压力低等产生的原因及影响;通过收集相关的失效数据,采用风险优先数法对各部件的失效类型进行危害性分析,最终提出了相应的改进措施。安全阀的FMECA分析结果为其检修及维护提供了依据。     

含表面裂纹板的概率断裂力学分析

压力容器等大型结构的安全性与初始裂纹的位置及尺寸、材料性能参数等不确定因素有关。概率断裂力学方法将不确定性参量作为随机变量处理,可较好地减小不确定因素对结构完整性评定的影响。本文对含表面半椭圆形裂纹平板进行了拉弯组合载荷作用下的概率断裂力学分析,估算了含表面半椭圆形裂纹平板在拉弯联合加载下裂纹尖端的应力强度因子及J积分值。失效准则考虑了基于线弹性的断裂韧性KIc准则及基于弹塑性的裂纹阻力JIc准则,将裂纹深度、材料性能等参数作为随机变量,采用Monte-Carlo方法计算了不同拉弯组合载荷作用下裂纹板的失效概率,对比分析了不同失效准则及不同拉弯组合系数下裂纹板的失效概率。     

基于粒子群优化的连续发酵过程PID控制

发酵过程通常具有较强的非线性,传统的PID控制器难以获得满意的控制效果。提出采用粒子群优化算法整定PID控制器的参数。结合过程机理,将整个连续发酵过程分解为三个子区间,并优化获得每一个子过程的PSO-PID控制器。仿真结果表明,通过PSO子过程优化的PSO-PID控制器性能优于普通的PID。     

时变间歇过程的2D-PID自适应控制方法

针对间歇过程存在的参数时变问题,提出一种基于二维PID(2D-PID)迭代学习框架的自适应控制方法。首先,通过粒子群优化算法快速获取初始的2D-PID控制参数。在批次内,采用自调整神经元PID控制器对其进行在线自适应调节。进一步,考虑批次间的重复特性,通过PID型迭代学习控制,以利用历史批次的信息来修正当前批次的调节变量,最终提高控制性能。通过间歇发酵过程的仿真和比较研究,验证了所提出方法的有效性。     

加载历史和裂纹闭合对疲劳裂纹扩展行为影响的数值模拟

采用不同应力比条件下的16MnR钢紧凑拉伸试样,设计了三种有限元分析模型,即不考虑加载历史效应的静态裂纹扩展模型,同时考虑加载历史和裂纹闭合的动态裂纹扩展模型以及仅考虑加载历史的伪动态裂纹扩展模型,对疲劳裂纹闭合过程、裂纹尖端的应力-应变迟滞环、疲劳损伤和裂纹扩展速率进行了数值模拟与分析,进而着重探讨了加载历史和裂纹闭合影响疲劳裂纹扩展行为的交互作用机制。结果表明:对于同类分析模型,应力比越大越不容易产生裂纹闭合;而在应力比相同的情况下,加载历史引起的残余压应力对裂纹闭合有明显的促进作用。裂纹闭合效应阻碍了平均应力的松弛,减小了裂纹尖端附近的应力-应变场强度、疲劳损伤和裂纹扩展速率,而加载历史引起的残余压应力则加快了平均应力的松弛和抑制了棘轮效应。与实验结果比较发现,只有同时考虑了裂纹闭合效应和加载历史影响的动态裂纹扩展模型,才能对疲劳裂纹扩展行为进行准确、定量的模拟。     

HDPE厚壁制品收缩及缺陷形成分析

利用Moldflow3D网格模型,对边长为30mm的高密度聚乙烯(HDPE)立方体进行填充保压分析,分别模拟分析了模温、保压时间、熔体温度和保压压力对厚壁制品体积收缩率的影响。结果表明,模温和保压时间对其体积收缩率影响最为显著。根据模温对厚壁制品体积收缩率的影响及厚壁制品表面凹陷和内部缩孔的形成机理,将注射成型的HDPE立方体置于3种不同的冷却环境中,发现凹陷和缩孔的形成情况与理论预期结果一致,当冷却环境温度为120℃时,缩孔消失。     

16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸 (CT)试样, 进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验, 得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率. 讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律. 结果表明: 16MnR钢在环境温度为150和300 ℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425 ℃时低, 300℃时疲劳裂纹扩展速率最低, 300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大; 缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响; 应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响; 疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.     

风诱导塔振动对塔气动特性影响研究

塔设备风诱导振动对卡门涡脱落及气动特性的影响规律研究对于塔设备共振预测和设计计算十分重要,对塔设备振动下的气动特性问题进行数值模拟研究。采用数值求解N-S方程结合Transition SST湍流模型的方法模拟塔设备周围气流的非定常流动,获得塔外表面的风压系数分布,并结合试验数据验证了文中模拟方法的准确性;继而将塔设备振动简化为正弦运动,采用弹簧动网格技术实现网格动态生成。研究了塔设备振动频率以及振幅的变化对横向力系数、阻力系数和涡脱落频率等气动参数的影响规律,结合塔设备共振条件,指出了气动特性的改变对塔设备共振预测的影响规律。     

某电厂600 MW机组3号高压加热器筒体泄漏原因分析

某电厂600 MW机组3号高压加热器筒体下半部分的疏水液位处发生多次泄漏,为了分析泄漏原因,对3号高压加热器进行了在线的温度和应力测量,并采用ANSYS有限元软件进行温度场和应力场模拟计算与分析.结果表明,由于3号高压加热器包壳泄漏,使得疏水液位处筒体产生明显的温度梯度和较高的交变应力,从而引起筒体疲劳破坏,产生了泄漏.