回转窑筒体裂纹原因分析及处理

水泥回转窑筒体强度和刚度对回转窑的运转影响极大，一旦发生裂纹、掉砖，将带来巨大的经济损失。本文通过对回转窑筒体受力分析、强度核算，得出筒体环向裂纹产生的原因是弯曲疲劳破坏，提出了解决办法是更换加厚的该部分筒体，并计算出满足强度要求最经济的筒体厚度和长度，对各种回转窑的设计、使用、维护具有较大的参考意义。     

回转窑筒体应力分布研究

由于回转窑筒体长、跨距大,为保证回转窑长期安全运转,要求筒体在横断面上应具有较大的刚度,在纵向则要有较好的柔性.基于此因,以筒体的应力、变形为切入点,对筒体的受力状况和应力分布进行分析研究,并运用ANSYS软件对筒体进行仿真分析,计算出筒体在实际运转过程中的应力和变形,找出筒体的危险薄弱面,从而为回转窑筒体的设计及调整提供理论指导.图5,表1,参7.     

浅议回转窑筒体的大修质量

回转窑筒体的大修检修质量是保证回转窑高效稳定运行的前提，其中保证窑体的直线度和对接质量是检修的关键。结合多年的回转窑大修实践，从筒体拆除和对接、弯曲筒体的校直、筒体环缝焊接质量等方面进行了论述。     

回转窑筒体有限元分析

利用有限元软件ANSYS计算回转窑筒体的结构应力和热应力分布状况,把筒壳、窑衬及物料作为一个系统,对筒体和窑衬进行分层、分段建模,研究筒体的轴向厚度、窑衬轴向的材质和物料对筒体结构应力的影响。分析不同厚度筒体的应力分布,得到筒体厚度对结构应力的影响规律。热应力分析结果表明:在筒体的支撑位置热应力较大。分析结果为回转窑筒体的设计和优化提供理论指导。     

水泥回转窑筒体表面余热利用装置结构设计与应用

水泥回转窑生产过程存在大量热能流失现象,本文对国内水泥回转窑筒体余热利用的研究现状,对筒体余热利用装置进行了改进与创新,设计了新型回转窑筒体表面余热利用装置,并在实践中进行了应用,取得了良好的效果。     

多裂纹板的应力强度因子研究

工程构件含有多个裂纹的现象非常普遍,这类构件的安全显得非常重要。构件的安全与否取决于裂纹尖端附近的应力场和应变场。应力强度因子是用来表征裂纹顶端附近应力应变场强度的有效参量。所以,研究裂纹体的应力强度因子是保证裂纹体安全的重要工作。     

渗透压作用下压剪岩石裂纹损伤断裂机制

在研究渗透水压和远场应力共同作用下压剪滑移型岩石裂纹的起裂、扩展规律的基础上,考虑分支裂纹相互作用,建立压剪应力场和渗流场共同作用下岩石裂纹体的损伤断裂力学模型和考虑岩桥损伤所引起的附加应力强度因子演化方程,提出分支裂纹临界长度时裂纹尖端虚拟应力强度因子KI(LC)作为压剪岩石裂纹的损伤断裂贯通的破坏准则.研究结果表明:在既定裂纹分布下,分支裂纹尖端应力强度因子KI受侧压力系数λ、渗透压P、裂纹表面摩擦因数μ的制约;当轴向应力和裂纹面摩擦因数一定时,在低渗透压、侧向拉应力共同作用下,压剪岩石裂纹趋向于轴向贯穿破坏,而在高渗透压作用下会导致分支裂纹尖端岩桥剪切破坏.     

求解带裂纹体问题的交替法

本文对交替法解带裂纹体平面问题进行了一般性的描述,并对有限宽板带裂纹问题进行数值计算,其应力强度因子与经验公式相比误差小于5％。结合最小二乘法,对裂纹延长线上作用一对集中力的应力强度因子提出了一近似公式。     

中心裂纹圆盘裂纹形状尺寸对应力强度因子的影响

采用有限元数值分析方法 ,分析了由脆性材料制成的中心裂纹圆盘试件 ,在复合模式加载条件下裂纹形状尺寸 ,尤其是裂纹宽度和中心小孔半径对应力强度因子的影响 .结果表明 :槽式和槽孔组合式裂纹圆盘试件 ,其I型无量纲应力强度因子FⅠ均比按理想裂纹推出的解析解大 ,而Ⅱ型无量纲应力强度因子FⅡ 均比解析解小 ;随着加载角度增加 ,FⅠ 的数值解与解析解的差值逐渐变小 ,而FⅡ 的差值逐渐变大 ;同时 ,随着裂纹槽宽度或中心小孔半径的增加 ,应力强度因子数值解与解析解之差逐步增加 .依据数值分析的结果 ,给出了这两类试件相对于理想中心裂纹圆盘试件应力强度因子解析解的修正公式 .     

拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用

为研究天然煤岩体中的裂纹相互作用规律,采用Kachanov法,推导了拉剪不等长共线裂纹和单轴受压滑动闭合裂纹的应力强度因子表达式,分析了裂纹长度,裂纹间距和倾角等几何参数对共线裂纹相互作用的影响.研究结果表明:当裂纹间距增大到一条裂纹长度时,该裂纹对另一裂纹的应力强度因子几乎不产生影响;当小裂纹长度小于裂纹间距时,其对大裂纹的起裂基本无影响;当大裂纹长度大于裂纹间距时,开始影响小裂纹的起裂.     

裂纹群各向异性与同性各类边值应力强度因子的关系

本文采用复变函数方法和叠加原理,推导出带共线裂纹各向异性板各类边值问题的第一与第二类Fredholm积分方程,通过与各向同性体比较,得出了以下三个结论:Ⅰ.对第一类边值问题,只要裂纹面上作用平衡力系,则各向异性与同性体裂纹尖端应力强度因子完全相同;Ⅱ.各向异性体裂纹面第二类边值问题与各向同性体相应问题应力强度因子仅相差一常系数λ_0/λ;Ⅲ.对第三类混合边值问题,由应力边值产生的应力强度因子两材料相同,但由位移边值产生的因子则相差常系数λ_0/λ。最后,提出了求解具有奇性核积分方程组的数值方法,并给出了计算公式。     

局部自增强厚壁筒中非对称裂纹的应力强度因子

虽然已有许多文献给出了厚壁筒多条裂纹应力强度因子的计算方法和计算公式,但还没有见到关于局部自增强厚壁圆筒中压缩残余应力引起的多条非对称裂纹应力强度因子的文献发表,本文推导了用权函数法计算这种裂纹的应力强度因子的计算公式,借助于已经发表的其它载荷情况下的有限元结果,对一个大的裂纹几何参数根据权函数公式计算了其应力强度因子,可供从事这方面工作的工程技术人员参考。     

回转窑筒体温度红外扫描与状态预报系统研究

针对烧结法生产氧化铝工艺过程中回转窑窑皮形状复杂与筒体测温难的特点,采用红外线测温与数字滤波补偿技术相结合,开发出回转窑筒体温度红外线扫描和状态预报系统.该系统在测量回转窑筒体表面温度及其变化的基础上,通过基于模糊协方差矩阵的聚类算法,在线仿真出窑内衬与窑皮的形状及厚度,发出相应的状态预报信号,有效地改善了窑的操作,提高了设备的运转率,降低了生产成本,并为回转窑的自动控制提供参考.图2,参12.     

一维六方准晶狭长体中非对称静态裂纹与快速传播裂纹的分析解

用复变函数方法求解了一维六方准晶弹性狭长体中含有一非对称半无限裂纹的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子的分析解,所得结果在一些特殊情形下可以退化为已有结果.对裂纹的动力学问题进行了研究,得到Ⅲ型动态应力强度因子的分析解,当裂纹速度V→0时,动力学解还原为静力学解.     

管道轴向双裂纹夹角对尖端应力强度因子的影响

管道裂纹应力强度因子的分析是裂纹是否扩展判断和管道疲劳断裂计算的关键.应用通用有限元软件ANSYS对不同管道外径、裂纹尺寸、不同夹角下含轴向双裂纹管道裂纹尖端应力强度因子进行了计算.结果表明,管道和裂纹尺寸确定时,裂纹尖端应力强度因子随裂纹间夹角增大而增加;管道尺寸确定时,随着裂纹长与壁厚比增加,夹角对裂纹尖端应力强度因子影响增强.通过分析夹角对双径向裂纹应力强度因子的影响,为工程实际中合理地判断裂纹扩展可能性和精确地进行管道疲劳断裂计算提供参考.     

基于裂纹尖端张开角准则的多裂纹薄壁结构剩余强度分析

评估由中央裂纹（M(T)）试样获得的裂纹尖端张开角(CTOA)预测多裂纹薄壁结构剩余强度的有效性.利用ABAQUS软件建立含有M(T)试样的二维有限元模型,采用裂纹尖端张开角断裂准则和平面应力模型模拟其裂纹扩展过程.对具有不同初始裂纹长度的M(T)试样,该方法预测的剩余强度和载荷-裂纹扩展增量曲线与试验结果接近,误差小于6%;但对于含有多条裂纹试样的剩余强度预测值偏大,相对误差在20%左右.通过增加对裂纹尖端周围单元约束的改进,采用平面应变核模型可以有效提高剩余强度预测精度;对具有不同多裂纹构型的薄壁结构进行分析,采用恒定裂纹尖端张开角和平面应变核的方法均可以得到与试验相近的结果,剩余强度预测误差基本都在10%以内.

     

压裂泵泵头体相贯线裂尖应力场及应力强度因子研究*

压裂泵泵头体作为油气压裂工艺的中的关键装备,直接决定了压裂技术的成败,影响油气开采效率和经济效益。针对现有泵头体相贯线处的疲劳开裂失效现状,建立了泵头体有限元分析模型和不同初始长度的圆形裂纹断裂模型,通过分析裂尖应力场和应力强度因子的分布规律。结果表明:内压作用下,泵头体整体仍处于弹性区,只有裂纹面前方两侧的45°~70°区域进入塑性区。相贯线处的裂纹类型虽然为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合裂纹,但是仍然是I型裂纹主导,裂纹的起始位置位于两个内腔表面。不同裂纹长度,其应力强度因子分布规律基本一致;但是初始裂纹越长,裂纹越容易发生扩展。裂尖附近区域应力分布是影响裂纹起裂的关键因素,但泵头体两个相贯内腔半径也会影响裂纹起裂。通过分析泵头体裂尖应力场和应力强度因子,可以更好了解泵头体疲劳开裂原因和裂纹起裂位置,为泵头体的工程应用提供理论依据。     

平行双裂纹应力强度因子的计算方法

为了快速、方便地估算多裂纹尖端的应力强度因子,以承受均匀拉伸载荷的含平行双裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移量确定平行双裂纹尖端应力强度因子的新方法.该方法以单裂纹问题中最大张口位移与应力强度因子间的函数关系为基础,考虑了平行双裂纹的垂向、纵向裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出纵向间距比为0时不同裂纹长度比下与垂向间距比相关的修正系数表达式,并进一步分析了裂纹纵向间距比对双裂纹尖端应力强度因子的影响,最终建立了平行双裂纹应力强度因子的简便方法.     

两平行热疲劳裂纹的应力强度因子计算方法

针对直接计算热疲劳裂纹网中裂纹的应力强度因子有困难的问题,提出用有限元方法计算了若干组(每组两条)平行裂纹发生屏蔽效应时的应力强度因子,研究裂纹间屏蔽效应的规律.定义了热疲劳裂纹的比间距n、屏蔽剩余百分数s和裂纹长度比值f,发现此三者有确定关系且与边界条件及裂纹长度无关.给出了n-s-f的关系曲线,据此可根据单条裂纹的应力强度因子推算两条裂纹发生屏蔽效应时主裂纹的应力强度因子.算例表明,该方法是正确的、有效的.     

中主应力对内嵌π平面裂纹扩展行为的影响

采用简化的增强虚内键(AVIB)本构模型,利用三维单元劈裂法对真三轴作用下内嵌π平面裂纹的扩展过程进行了数值模拟,得到了三维应力下内嵌裂纹的扩展模式和裂纹体强度变化规律.结果表明:在真三轴应力作用下,微裂纹从预置裂纹两侧开始起裂,沿着最大主应力方向扩展,形成一个倾斜的"马蹄形"包裹状裂纹,随着中主应力的增加,"马蹄形"包裹状裂纹逐渐向中主应力方向发生扭转;当中主应力较小时(约小于单轴强度的50%),裂纹体峰值强度随中主应力的增加几乎呈线性增长;当中主应力增至一定值时(约为单轴抗压强度的80%),裂纹体峰值强度达到最大,随后三轴抗压强度随着中主应力的增加而减小.文中的研究结果为高地应力作用下的内嵌平面裂纹扩展规律的分析提供了有意义的参考.