压力容器接管区裂纹尖端应力强度因子的测定

针对压力容器接管区处于高应变梯度区的特征,用与压力容器接管的应变分布相类似的异形板来模拟接管,对不同孔径的异形板进行应力应变场的光弹性分析,给出高应变梯度区的应力分布状态,同时利用权函数理论,对裂纹尖端附近的应力强度因子进行测定,为裂纹疲劳扩展分析提供依据     

压力容器接管区模拟异形试板的拟协调元分析

针对压力容器接管区高峰应变的特征,在压力容器接管模拟试板的基础上,对多种孔径的异型板应力应变场应用拟协调条件,建立单元间位移弱连续条件的拟协调有限元模型。该模型不需要应力满足平衡条件,简化了矩阵求逆计算,容易得出应变的离散精度,因此可以解决常规有限元难以适应的奇异性领域。文章分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力数值分析,计算结果表明高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为压力容器接管部位的设计和裂纹疲劳扩展分析提供了可靠依据。     

压力容器高应变部位应力场试验和数值分析

针对压力容器接管区高峰应变、高应变剃度、强大的弹性约束和应变峰值呈单向应力状态的特征,在压力容器接管模拟试板的基础上,对多种孔径的异型板应力应变场进行光弹性试验研究并建立有限元模型,分别就不带裂纹和带有裂纹的异型板进行应力分析。数值结果表明,高峰应变区的应力集中与试验结果较为吻合,为异型板设计的合理性和裂纹扩展分析提供了可靠依据。     

埋藏裂纹应力强度因子的有限元分析

采用三维奇异单元模拟裂纹前缘应力应变场的奇异性,建立了计算球形压力容器中埋藏裂纹应力强度因子的有限元模型,有限元分析结果和经验公式计算结果吻合较好,证明所建有限元模型具有较高的准确性和可靠性。通过仿真计算,分析不同因素对应力强度因子的影响,得出了裂纹前缘应力强度因子随裂纹形状、容器壁厚以及裂纹中心与壁厚中心的偏移量与壁厚比值的变化规律。     

小裂纹在结构应力集中塑性区中的疲劳扩展

研究了ABS EH-36钢制中心圆孔两侧有小裂纹的宽板试件的疲劳裂纹扩展速率,以模拟压力容器接管根部小裂纹疲劳扩展的特性。只要施加的局部应力幅小于两倍的材料屈服强度,用线弹性断裂力学分析,可预计在塑性变形区中对称裂纹的疲劳裂纹扩展速率。小裂纹的行为(即小裂纹的疲劳扩展速率高于相同应力强度因子幅的长裂纹的疲劳扩展速率)可以用物理裂纹长度加上一个材料固有裂纹长度来描述,并取其算术和作为应力强度因子幅计算中的有效裂纹长度。     

多荷载联合作用下含穿透裂纹接管安全评定

对多种荷载联合作用下含缺陷压力容器的安全评定目前仍无可靠方法.采用三维有限元方法,对含肩部穿透裂纹接管在内压和弯矩联合作用下安全评定所需的断裂比和荷载比进行求解.研究表明,断裂比可根据内压和弯矩作用下裂纹的应力强度因子KIs得到,KIs为仅受内压下应力强度因子与仅受弯矩下应力强度因子的线性加和.荷载比由实际外载、内压作用下接管极限内压p与弯矩作用下极限弯矩m求出,给出了内压和弯矩联合作用下接管极限荷载与p、m的关系.所得结论可用于内压和弯矩作用下含肩部穿透裂纹接管的安全评定.     

压力容器内外交错分布裂纹的相互作用分析

压力容器在制造、安装以及使用过程中都有可能产生裂纹,这些表面裂纹会随着容器的使用而发生扩展甚至破裂,严重影响了压力容器的使用安全性。因此开展了对压力容器内外壁表面裂纹相互作用的研究。通过使用ANSYS有限元分析软件,建立内压作用下含裂纹压力容器模型,分析了不同倾角以及交错角情况下裂纹应力强度因子的变化规律。发现单裂纹应力强度因子随倾角的增大而减小;内外壁双裂纹的相互影响作用随交错角的增大而减小。研究对含角度双裂纹相互作用下的失效评定具有一定的意义。     

复合裂纹的应力强度因子有限元分析

讨论裂纹尖端的应力应变与应力强度因子的关系,建立计算复合型裂纹应力强度因子的有限元方法,应用有限元分析软件ANSYS计算Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的应力强度因子以及裂纹尺寸和载荷对应力强度因子的影响。研究结果表明:ANSYS解与解析解很接近,误差很小,验证了复合裂应力强度因子计算方法的有效性;ANSYS解在裂纹较大和较小时误差相对较大,这主要与划分网格的精度有关,裂纹较大时网格不够密,裂纹较小时网格产生变形的影响,可以通过增加网格精度来减小计算误差。     

压力容器与切向接管结构应力三维有限元分析及强度评定

采用三维有限元方法对压力容器与接管切向连接部位进行了应力分析,获得了该部位的应力分布信息,并与正交接管连接结构形式的应力分布进行了比较．计算结果表明,采用压力容器的切向接管连接结构,使连接区域及其附近区域的应力分布复杂化,并产生明显的应力集中,其应力集中系数随接管与筒体连接处距离的增大而快速降低;各类应力的最大值发生在接管与筒体连接处且位于接管上部位的内侧区域,是筒体失效的危险区域;与压力容器正交接管开孔连接结构形式相比,采用压力容器切向接管连接结构,其连接部位的应力分布更趋复杂化,有更明显的应力集中现象．另外,本文还详述了采用JB4732—1995应力分析设计标准对压力容器与接管切向连接结构进行强度评定的方法．     

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。     

螺旋进料口的稳定性优化设计

应用三维造型技术结合有限元分析对承受真空的压力容器的螺旋进料口结构进行稳定性设计，得出在螺旋壳上设置卡子数量与降低壳体应力的关系，并由应力和变形分布图得出壁厚加大量与壳体在承受外压时的稳定性关系。     

带有异形切向接管的压力容器的稳定性分析

为满足某工艺要求,对切向斜接管结构进行了修改设计——沿斜接管轴向一定角度切割斜管,并用直面板补足缺口。此设计使得斜接管与筒体连接复杂,连接区域几何非连续性非常严重。确定压力容器的临界载荷及其相应的失稳模态,是压力容器分析设计的重要组成部分。采用非线性屈服分析方法,对这一带有异形切向接管的圆柱形压力容器在外压状态下的稳定性进行了分析。计算结果可为容器的安全使用提供保障,也可为同类设计提供借鉴。     

压力容器壳体局部应力计算和强度评定

介绍了一种简便、实用的压力容器壳体局部应力计算方法,并应用该方法对一高压反应器底封头由接管载荷引起的局部应力进行了详细计算,进一步采用分析设计法进行了强度评定。     

基于混合建模技术的大型高压釜有限元分析

高压釜是压力精炼的核心部件,本文应用耦合壳单元和实体单元的混合建模技术对一压力精炼用高压釜进行强度分析。首先基于高压釜几何特点,对高压釜各部件进行合理的简化,然后应用专业前处理软件Hypermesh和大型有限元软件Abaqus 建立高压釜的三维有限元模型;其次在考虑包括弯矩、扭矩、自重、矿浆压力等各种载荷的基础上,对设计工况下的高压釜进行应力强度分析;最后以强度分析结果为基础,依据JB 4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》对高压釜进行应力评定。评定结果表明该高压釜各部分满足强度需要。     

三维能量释放率虚拟裂纹扩展算法及工程应用

构造了三维条件下虚拟裂纹扩展（ＶＣＥ）算法公式及计算程序。结合ＡＤＩＮＡ非线性有限元程序，对压力容器带轴向、环向裂纹及带接管压力容器相贯区有贯穿裂纹时的能量释放率（Ｇ）进行了计算分析，结果表明，对于压力容器结构，ＶＣＥ算法是一种有效、精确的计算断裂参量Ｇ的方法，为应用弹塑性断裂理论评定复杂压力容器结构的安全可靠性奠定基础。     

某生产车间现浇混凝土楼板板角斜裂缝分析

某现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构生产车间在使用中楼板有不同程度的开裂受损,尤其是房屋西南角(纵横外墙交接处)不同楼层同一部位均有形态、特征相似的板角对穿斜裂缝.为了研究这些对穿斜裂缝的产生机理,采用ANSYS有限元软件,建立三维实体模型,同时考虑温度变化及混凝土收缩变形,先进行热分析,再进行结构分析,最后得到楼板板角处最大主拉应力的分布,验证了温差和混凝土的收缩是楼板45°斜裂缝产生的主要原因.