打孔管道焊接残余应力有限元分析

利用ANSYS有限元软件,对输油管道的螺旋焊缝焊接及被打孔后的修补焊接过程进行了三维热-固耦合数值模拟.计算时通过合理设计单元精度、采用变步长等方法保证了求解精度与速度,获得了焊接过程温度场、应力场的变化规律.研究结果表明:在焊缝区及其周围存在着高焊接残余应力,最大值超过了管道材料的屈服极限.该分析对于输油管道焊接修复的安全施工具有指导作用.     

一种点阵式海上风电机组基础结构水动力稳性研究

针对风电机组一体化概念建立了一种点阵式风电机组一体化基础(DMF)设计方案。对整体结构参数和力学模型进行分析,确立了新型点阵式基础整体方案可行性和优越性。结合传统OC4半潜式风机系统,开展风浪流载荷下的水动力模拟仿真,得出纵摇运动中DMF比传统OC4系统稳性提高了70%。基于相似理论开展了DMF小比例样机加工和风浪水槽模拟实验,实验结果与模拟数据具有较好的一致性。     

焊接修复打孔管道试验研究

输油管道被打孔后将严重影响正常的石油运输,孔洞焊接修复时产生的残余应力以及修补结构等所造成的应力集中都将大大降低管道的承载能力,输油管道的损伤也将给安全生产带来巨大隐患。通过对某段打孔管道进行压力试验,测试了其在内压下应力应变的分布情况,为综合分析打孔管道的剩余强度、确定孔洞及其修复结构对管道安全性能所造成的影响提供了依据。     

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。     

三维网络结构氧化铜纳米线锂离子电池负极材料的制备和性能研究

通过阳极氧化法和后退火处理在铜箔上合成了三维网络结构氧化铜纳米线,将其作为负极材料制备了无需添加粘结剂的锂离子电池。研究了恒压氧化时间对材料形貌和电化学性能的影响。在1C的倍率下,氧化1000 s制备的CuO纳米线表现出最高的1172 mAh/g首圈放电比容量和594 mAh/g的可逆比容量,500圈循环可逆比容量为607.6 mAh/g,可逆容量保留率为102.3%。交联的三维网络结构CuO纳米线相互支撑,提供稳定的结构,有效缓解了CuO纳米线作为锂离子电池负极材料中的体积膨胀问题,表现出了优异的倍率性能和循环寿命。     

压扁阻断下聚乙烯管道力学响应的实验研究

采用实验方法系统研究了压扁阻断工艺参数,包括压管速度、松管速度、压缩率、环境温度和管径对聚乙烯（PE）管道力学响应的影响。结果表明,压管过程中PE管道载荷随着压管速度的增大、压缩率的增大、环境温度的降低或管径的增大而增大;卸载过程中PE管道的残余变形随松管速度的增大而增大;维持阶段PE管道的载荷衰减随着压管速度的增大、压缩率的降低、管径的减小或环境温度的降低而增大。     

基于小波变换的金属断口模式识别与分类

提出了一种基于小波变换的金属断口模式识别分类方法。该方法采用Daubechies四点小波和标准的金字塔结构小波变换对粘口图像进行二级小波变换，将小波变换后各个频带输出的L1范数、能量、熵作为断口分类的特征，并根据特征本身的离散程度对特征进行加权处理，采用线性最小距离分类器，对等轴塑坑、腐蚀疲劳、河流花样、拉长塑抗、韧性疲劳和韧性沿晶等六种典型的断口进行分类。实验结果表明，这种方法可以对金属断口模式进行准确的识别与分类。     

LY12CZ铝合金在人工海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为

采用腐蚀疲劳试验方法,研究了LY12CZ铝合金在人工海水(3.5%Na Cl溶液)中腐蚀疲劳裂纹的扩展规律,分析了载荷频率、应力比以及人工海水p H对裂纹扩展速率的影响,并借助扫描电镜对其断口形貌进行了观察。结果表明:随载荷频率、人工海水p H的降低,腐蚀疲劳裂纹扩展速率会显著加快,应力比则主要影响腐蚀疲劳近门槛值区的裂纹扩展;在中性人工海水中阳极溶解对裂纹加速扩展起主导作用;随人工海水p H的降低,裂尖氢置换反应加剧,裂尖材料氢损伤对裂纹扩展的加速效应逐渐显现。     

基于裂纹尖端张开角的Battelle双曲线模型修正

天然气管道止裂控制的核心是管道止裂韧性的预测,对于强度高、韧性好的高钢级管道,传统基于夏比冲击韧性的Battelle双曲线模型(BTCM)已不再适用,亟待基于新的断裂参数建立相应止裂控制准则。针对这一问题,选取具有广泛应用前景的裂纹尖端张开角(λ_CTOA)作为止裂韧性参数对BTCM进行修正。根据管道裂纹扩展过程受临界λ_CTOA控制的基本事实,由能量平衡理论建立了基于临界λ_CTOA的管道止裂压力求解模型。借助管道裂纹动态扩展数值模拟方法,通过大量计算讨论了不同止裂韧性临界λ_CTOA下裂纹前缘压力与裂纹扩展速度之间的关系。基于上述结果数据对BTCM进行修正,形成了基于临界λ_CTOA的双曲线模型(CBTCM)。将不同模型止裂压力与裂纹扩展速度预测结果对比可知,CBTCM模型有望解决传统模型预测结果偏于危险的问题,为高钢级管道止裂控制提供了全新参考。     

新旧输油管道材料力学性能对比研究

管道在经过长期服役以后,对其整体强度的变化情况进行分析研究是管道研究领域的一个重要课题。管道整体强度的降低涉及到诸多方面原因,其中在内外荷载、环境腐蚀等的共同作用下,其材料的力学性能会发生变化,强度降低是很重要的一个方面。因此对长期服役管道材料进行力学性能研究显得十分迫切。通过对材质均为16Mn,分别截取服役近30年的某管线与尚未投入使用的新管线的管道材料,进行拉伸、冲击、疲劳等试验,比较分析了两种材料的屈服极限、强度极限、冲击韧性等力学性能指标,发现16Mn管道材料力学性能稳定,在经过长期服役后其强度无明显降低。