2000m~3二甲醚球罐的在线检测及有限元分析

首先,使用多通道声发射检测仪PAC SAMOS-48检测在用2000m3二甲醚球形储罐,判定出该设备存在表面裂纹缺陷及其所处位置。然后,采用超声波检测方法,确定了裂纹形状和大小。用Newman—Raju方法研究了表征裂纹缺陷前沿应力场以及位移场的重要参量即应力强度因子,并利用ANSYS建立简化的有限元模型,最终得到裂纹的应力云图和该裂纹前沿应力强度因子值,与工程估算方法得到的数值进行对比,结果表明有限元方法应用于压力容器缺陷的分析是适用的。     

基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结 构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂 纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂 纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处 应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大, 由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。     

在用含裂纹缺陷缓冲器的三维有限元分析

有限元分析的方法也可以应用到含缺陷压力容器的研究方面,可以借此得到不同形式缺陷的应力强度因子的值和应力分布情况,所以将有限元方法应用于此方面具有极大的发展空间。利用有限元ANSYS软件模拟含缺陷缓冲器的模型,输出相关的应力云图,得到K_I(应力强度因子)的值,将该值与通过计算得到的K_(IC)的值进行对比,印证了对含缺陷缓冲器安全评定的结果。利用有限元ANSYS软件进行模拟时,使用1/4模型,不影响最终得到的K_I值。     

半无限大体中次表面裂纹间的相互影响

针对钢轨次表面的微裂纹问题,采用含裂纹的半无限大体进行简化,研究了半无限大体中裂纹间的相互影响。利用弹性力学中半平面体在边界上受法向分布力的应力公式求出裂纹面上的应力,并采用Kachanov简化方法,得到了裂纹尖端的应力强度因子。分析了裂纹与表面的距离、裂纹尺寸和裂纹之间的距离对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明:裂纹与表面的距离越大裂纹间的影响越小,裂纹尺寸越大裂纹间的影响越大,裂纹之间的距离越大裂纹间的影响越小。     

塔机主臂杆三维裂纹应力强度因子的计算

采用三维裂纹奇异单元列式方法对含纵向闭合裂纹塔机主臂杆接头部位进行了应力分析和应力强度因子的计算,分析了焊接残余应力对塔机主臂杆母材强度、环向拉应力和应力强度因子的影响。     

一维六方准晶中正方形孔边双裂纹的反平面问题

本文通过引入合适的保角映射函数,充分利用复变函数方法和解析函数理论,研究一维六方准晶中正方形孔边两不对称裂纹的反平面问题。在孔周及裂纹面为自由表面的假设下,结合数值保角映射函数和复变函数中的Cauchy积分公式,得到声子场和相位子场耦合作用下复势函数的近似解,并且给出裂纹尖端应力强度因子和能量释放率的显示表达式。数值算例讨论裂纹长度和正方形边长对场强度因子的影响规律。     

基于有限元的热裂法切割液晶玻璃的仿真分析

介绍了激光热裂法,即利用移动热源控制裂纹切割玻璃。运用有限元软件Ansys的参数化设计语言建立二维模型,对激光扫描玻璃模型进行仿真。通过该仿真研究了切割过程中裂纹尖端附近的应力和裂纹尖端的应力强度因子,讨论了激光功率和激光扫描速度两关键加工参数对切割的影响,并给出了裂纹可连续扩展的加工参数范围。仿真结果表明,以裂纹尖端的应力强度因子为参考进行仿真,可以更直观的解释热裂法机理,并可以对实际激光切割液晶玻璃的加工参数进行更准确的预测,从而减少实际切割的盲目性。     

含孔边双边裂纹的各向异性板反平面问题

首先研究了含孔边裂纹的各向异性材料在反平面剪切载荷作用下的反平面问题,得到了用级数表示的基本解和应力强度因子,之后用边界配置法求解了应力强度因子.通过算例分析表明本方法精度高,运算量小,具有一定的工程应用价值.     

染色机换热器封头裂纹及产生机理

针对染色机换热器使用过程中封头出现横向裂纹缺陷的问题，课题组采用无损检测、理化分析方法对封头缺陷位置进行全面检验。检验结果发现：裂纹在外表面的扩展速率比内表面快；裂纹在马氏体组织内部扩展方向大致平行于细条，外表面直边段马氏体体积分数、硬度最大值是内表面的2倍左右。研究结果表明：在残余应力、机械划痕、形变马氏体组织以及氯离子环境共同作用下形成了氯化物应力腐蚀开裂。封头使用前应增加宏观、理化复检，建议有关国家标准中增加对奥氏体不锈钢冷加工后的铁素体质量分数限定。     

基于ANSYS的压力容器表面凹坑缺陷安全评定分析

采用通用有限元程序ANSYS建立了移动式压力容器筒体外壁表面凹坑（轴向和周向）的有限元模型。结合筒体表面凹坑的应力理论计算，研究探讨了在恒定内压下，筒体表面凹坑缺陷处的应力分布与凹坑几何尺寸之间的关系。以第三强度理论作为仿真终止判据，获取凹坑各几何参量的阈值，利用MATLAB对阈值进行最小二乘拟合，绘制出凹坑缺陷的安全评估参考曲线。拟合结果表明：轴向和周向凹坑对筒体局部结构强度的影响不同，对应的安全评估参考曲线存在区别。     

新型Cr12Mo1V1剪切刀具的破坏分析与结构优化

针对目前新型Cr12Mo1V1剪切刀具在使用中频繁发生破坏行为,采用三维有限元方法系统研究了该刀具在切割工况下的力学行为。先得到了该刀具的详细应力场,确定其危险部位,并基于经典强度理论对其破坏进行了分析与校核;详细研究了刀具在出现不同几何尺寸的三维角裂纹时,其裂纹前缘应力强度因子的分布结果。基于这些结果对该刀具的几何结构与尺寸进行了优化,降低了应力水平,提高了抗断裂强度。     

边界元法结合裂纹闭合积分求二维裂纹应力强度因子

应用边界元法结合裂纹闭合积分求解二维裂纹应力强度因子。计算结果表明，本文方法优于常用的外推法，并且在裂纹尖端附近在区域布置特殊裂纹单元仍是必要的。     

基于有限元的钢制烘缸应力计算与评定

为研究一台带内拉筒的钢制焊接烘缸的应力分布情况和结构安全性,采用有限元法,对烘缸的应力进行了有限 元计算和分析,得到了烘缸的应力分布图,并对危险区域的应力强度进行了分析和评定。结果表明：最大应力出现在烘 缸盖板与外筒体及内拉筒连接处的环带和盖板人孔开孔处的内侧区域,该区域是影响结构安全的危险区域。     

含半无限界面裂纹压电材料反平面问题的基本解

研究了含半无限界面裂纹的两个横观各向同性压电材料组成的二维固体，将位移函数和电势函数分别用两个满足控制微分方程的级数表示，得到了在反平面状态下的变形和平面内电场作用下电弹场的基本解，为数值解法求应力强度因子提供了基础，并且得到了场强度因子，结果表明，在裂尖，电场强度、应变、应力、电位移均具有奇异性。     

分离机转鼓强度评定方法的对比研究

针对传统分离机转鼓的强度算法偏于保守,无法准确进行强度评定的缺点,将应力分析设计方法应用于转鼓的 强度评定。基于ANSYS Workhench有限元软件建立碟式分离机转鼓组件的有限元模型,进行正常工况下的静力分析,获 得转鼓筒体的应力和变形分布结果,并分别基于传统强度理论和应力分析设计方法对转鼓筒体的应力进行评定。分析 表明基于应力分析设计方法可以获得更加合理的评定结果,对建立分离机转鼓强度评定准则具有一定的指导意义。     

硫化罐齿啮式快开结构优化设计

为了降低硫化罐齿啮噬式快开结构的应力,通常应对的方法是设计时增加法兰的厚度,因此结构较笨重,产品竞 争力不强。为此文中提出采用ANSYS对DN800硫化罐整体相连卡箍齿啮式快开结构进行有限元分析,得到各部位的应 力分布;在满足强度和抗疲劳性能的前提下,分别采用安全裕度法、JB 4732应力评定法对状态变量进行提取,以体积最 小为优化目标,对结构进行优化设计,优化后体积分别减少了12. 8%和14. 1%。比较发现采用安全裕度法对状态变量 进行提取,计算效率高,便于工程推广。     

各向异性材料Ⅲ型裂纹问题的基本解

研究集中力作用下各向异性材料的Ⅲ型裂纹问题。应用解析延拓方法和扰动的概念，推导了位移和应力的解析表达式，给出了应力强度因子的基本解。正交各向异性和各向同性材料的应力强度因子均为本文的物例。     

在役球罐裂纹缺陷统计与分析

通过对20多台在役球罐的定期检验中发现的裂纹缺陷的数量、位置、尺寸及使用介质等因素进行统计,结果表明：柱腿角焊缝裂纹和内表面裂纹数量最多,焊接接头上的裂纹主要以柱腿和环焊缝为主,裂纹尺寸大部分在50 mm以内。经分析,强力组装引起的拘束力、焊接残余应力、焊接接头的氢含量和淬硬组织的存在是裂纹形成的主要因素,合理控制这些因素能有效地提高球罐的安全性和使用寿命。     

压力容器焊缝返修中的断裂力学分析

用断裂力学理论,对焊缝返修部位的熔合区和热影响区的影响进行分析.分析两区的金属组织变化,晶体结构的改变,冷热变形、各种裂纹的萌生和扩展对其母材的断裂韧度K_(1c),弹性能释放率G_(1c),应力强度因子,裂纹驱动力G的关系.     

高强钢的应力腐蚀与高强螺栓的延迟断裂

应用断裂力学的观点和方法缺究和分析了高强螺栓延迟断裂的原因及其规律，并提出了预防的措施和方法。主要内容有：1、应用恒位移缺口试样，模拟标准螺栓联接在服役条件下所产生的峰值应力，对七种强度级别的35CrMnsiA钢在四种介质中(纯水，3.6%NaCl水溶液，新三磺泥浆、老三磺泥浆)的应力腐蚀裂纹萌生规律进行了研究。发现:当强度限 135kg/mm2，缺口根部不会萌生应力腐蚀裂纹。而当 140kg/ mm2 ，缺口处极易产生裂纹。2测试了35CrMnsiA钢在四种介质中的应力腐蚀裂纹扩展速率 与止裂界限应力强度因子KISCC。结果发现:当 135kg/mm2，随强度限的降低，KISCC有明显的升高，而 则大幅度的下降。当 140kg/ mm2，KISCC。及 随强度的改变而变化的规律都不明显。四种介质中的KISCC相差不大。当 140kg/ mm2，纯水中的 比其余三种介质中的要快的多，是盐水中的2～6倍。当 135kg/ mm2，它们的差别逐渐减小，直至全部趋近于零。3、螺栓各不同部位的应力强度因子Kl是不相同的，但Klmax。二则可能发生于二个地方，即螺纹的收尾处及与螺母(桩)相配合且距支承约2/3螺距处。由于拉弯复合作用，前者比后者可能要大。当丝扣根部有0.5mm裂纹，则对中碳低合金高强钢，只有取。 120kg/ mm2才能保证Kl。