用超声波评估火电厂汽缸螺栓松弛损伤失效

针对火电厂常用高温高压螺栓材料25Cr2MolV钢常由于松驰失效导致脆性断裂事故，本文从损伤学观点出发，结合无损探伤理论，提出用超声波与声发射特性评估火声厂高温高压汽缸连接螺栓松驰损伤失效方法，并使所测损伤参数量实现量化。     

构造参数对钢结构T型连接受力性能影响试验及分析

为了研究广泛应用于装配式建筑钢结构梁柱节点中的T型连接的力学性能,对钢结构梁柱节点T型连接进行了试验及有限元数值分析。结果表明,T型连接具有较好的承载力和变形能力。改变翼缘厚度及螺栓直径对T型连接力学性能的影响最为显著,增加翼缘板厚度及螺栓直径可以显著提高T型件连接的承载力;增加翼缘板厚度对减小翼缘板应力效果最为明显,当减小竖向螺栓间距和增大横向螺栓间距时,翼缘板应力略有下降;翼缘板相对螺栓直径较薄时,螺栓杆应力值较小,螺栓间距变化对其影响不大。研究结果可为T型连接应用及其构造设计提供参考。     

螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析

ABAQUS是先进的大型通用非线性有限元分析软件,求解非线性问题时具有非常明显的优势。采用ABAQUS软件对风力机塔筒高强度螺栓连接进行了接触非线性分析,模拟了螺栓连接在预拉力以及加载极限载荷后两种工况下的静力学性能,得到了螺栓与法兰等结构的等效应力云图与位移云图。计算结果表明:塔筒螺栓连接结构的应力主要受预紧力影响。加载极限载荷后,螺栓最大应力增大17%,最大位移增大约两倍。结果证明塔筒底部螺栓连接的强度与刚度满足设计要求,为风力机组的结构设计提供了理论依据。     

新型全装配式剪力墙结构水平缝节点的机理分析

提出一种采用内嵌边框、高强螺栓以及连接钢框连接相邻层预制墙板的新型干式连接方式.为研究该连接方案的可行性及连接件的传力机理,进行了试验研究及有限元模拟;然后对节点的传力路径进行了分析,并讨论了连接件的制作误差对传力路径的影响;最后对弹性阶段及弹塑性阶段时连接件的应力分布与重分布进行了分析,得到了连接钢框应力分布的计算模型以及高强螺栓传递剪力的计算公式.试验研究及有限元分析表明,该新型连接方案可行,传力路径明确.机理分析表明:连接钢框受压区的应力大于受拉区的应力;受压区高强螺栓传递的剪力大于受拉区高强螺栓传递的剪力,受压区的高强螺栓率先发生滑移.     

螺栓预紧力对输电杆塔强度的影响

针对实际线路段,利用ABAQUS软件建立塔线耦合体系有限元模型,数值模拟该塔线体系在典型荷载作用下的应力和变形.根据现场倒塔情况,建立杆塔破坏局部区域三维实体模型,并与其它部分杆梁模型连接得到杆塔整体有限元模型.三维局部区域模型考虑了螺栓和连接板之间的连接细节、螺栓预紧力、螺杆和螺孔之间的间隙等.进而数值模拟研究螺栓预紧力大小对螺栓的滑移和杆塔构件应力的影响.结果表明,过小的预紧力会导致螺栓产生明显滑移,增大螺栓和杆塔构件的应力,因而螺栓预紧力不足可能是导致杆塔破坏的主要原因之一.     

城轨车辆车钩螺栓连接仿真及强度分析

采用整体建模的方法,建立城轨车辆车钩螺栓连接有限元非线性接触模型进行强度分析,仿真分析结果表明,螺栓螺纹部分最大应力与理论计算结果吻合,有限元仿真模型能真实模拟螺栓连接;提取极限载荷下螺栓的轴向拉力,运用VDI 2230—2003标准对螺栓的拉伸强度进行分析,并和传统机械设计方法的螺栓强度分析结果进行比较,两种方法的螺栓拉伸强度均满足要求,为车钩螺栓连接设计提供了理论依据.     

直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。     

垫片含缺陷钢制螺栓法兰结构密封性仿真分析

以法兰-螺栓-垫片组成的螺栓法兰连接系统为研究对象,利用ABAQUS软件构建该模型中的连接件整体和各个部件,进行不同工况下,垫片有无缺陷时螺栓法兰连接系统紧密性的应力及接触分析.结果表明：螺栓预紧力、介质内压和外加弯矩载荷都会对螺栓法兰连接的密封性产生影响;当垫片存在缺陷时,缺陷的尺寸和存在的位置会改变垫片接触应力的分布,缺陷深度越大,密封效果越差.     

新型单面螺栓梁柱外伸端板连接节点受力性能试验研究

为研究新型自紧高强单面螺栓SHSOB连接节点的受力性能,并与传统M20扭剪型高强螺栓连接节点进行对比,设计制作了3个方矩形钢管柱与H形钢梁的外伸式端板连接节点试件,包括2个SHSOB螺栓连接节点和1个M20螺栓连接节点,对各节点试件开展了静力加载试验.揭示了节点的受力性能与破坏模式,考察了新型SHSOB螺栓连接节点的转动刚度、承载力和螺栓群受力分布模式.结果表明,SHSOB螺栓连接节点的初始转动刚度低于M20螺栓连接节点,节点转角大于0.03 rad,满足美国规范FEMA-350对节点延性的要求.随着荷载的增加,端板受拉区应力先增大后趋于稳定.SHSOB螺栓连接节点属于半刚性节点,螺栓群受力分布模式与传统的高强螺栓相似,中和轴位于螺栓群形心附近,具有较好的工程适用性.     

42CrMoA高强连接螺栓材料与断裂特征

42CrMoA高强连接螺栓广泛用于风机叶片与轮毂的连接,风机叶片结构复杂性和运行波动性导致载荷复杂交变,长时间交变载荷会造成叶片连接螺栓高频疲劳损伤,螺栓的疲劳失效断裂是风机安全运行急需解决重要问题。以某2 MW风力机叶片42CrMoA高强连接螺栓材料为研究对象,利用PLG-50高频疲劳试验机开展不同加载条件下螺栓材料高频疲劳实验研究。研究结果表明,650 MPa载荷下6.444 9×10~6周次后试样尚未断裂,750 MPa载荷下的试样疲劳寿命达1.056 4×10~6周次;疲劳损伤具有多疲劳裂纹起源区特征,试样断裂是由于多源裂纹交汇后形成峰线所导致;在相同的最大应力加载下,应力振幅越高,裂纹扩展速率越大,高频疲劳寿命越低。研究结果对揭示风机螺栓损伤断裂原因和风机安全运行具有重要意义。     

航空发动机导管振动影响因素

航空发动机的导管是连接附件和腔室的重要零件,传输的介质通常为高温、高压流体。在设计过程中研究其振动特性,优化管路设计,对降低发动机研发成本和风险具有重要意义。本文基于理论分析及ANSYS有限元分析软件,研究了管径、壁厚、弯曲半径、转角角度、跨度及支承刚度等结构特征对导管固有频率的影响规律及导管固有频率对各影响因素的敏感度。并以某型发动机导管振动应力偏大为例,研究了导管振动调频优化问题,结果表明,通过调整导管跨度,调高固有频率,可以显著降低振动应力。     

新型快开式高压容器顶盖密封结构原理和强度分析

针对现有高压容器顶盖密封结构存在的结构笨重、装拆不便等问题,设计了一种新型快开式高压容器顶盖密封结构。将顶盖置于端部法兰内部并平齐,由D形抗剪螺栓连接二者,采用具有自紧作用的C形环作密封元件。只需将D形螺栓旋转大约90°,即可实现顶盖与端部法兰的装拆,具有装拆迅速、质量轻、螺纹不易“咬死”等特点。本文对该密封结构的关键部件进行了强度分析,可为其工程应用在设计上提供理论依据。该结构在需要频繁装拆的各种高压、超高压容器的密封装置上应用前景广大。     

高速飞行器空气涡轮发电系统仿真与评估

[ ]针对高速飞行器的高空发电问题，提出了一种以高温高压的冲压空气作为工质的预冷—两级膨胀的空气涡轮发电系统。采用理论分析计算与软件模拟仿真计算相结合的方法，建立了高速飞行器空气涡轮发电仿真模型，对空气涡轮发电系统进行性能分析，并采用起飞总质量法对发电系统进行评估分析。结果表明，高速飞行器在飞行高度30 km和飞行马赫数为6的飞行条件下，发电系统所需冲压空气0.0945 kg/s，在换热器处与JP-7燃油充分换热，使得涡轮前冲压空气温度降低至1196.36 K，保护涡轮不受高温损伤，同时发电系统可以稳定输出28.2 kW电量供用电系统及用电设备使用，此外，经换热后的燃油进入发动机，在很大程度上提高了系统的经济性。     

纳米颗粒对高温高压钻井液性能的影响

随着油气行业对深部储层的不断勘探,对钻井液的性能要求越来越高。纳米颗粒的添加可以提高高温高压钻井液特定性能。同传统钻井液添加剂相比,纳米颗粒能够有效改善钻井液的流变性,降低滤失量,提高热稳定性、润滑性,以应对高温高压油藏条件。本文基于纳米颗粒优异的热性能、机械性能、化学性能以及与基液相容性,对金属纳米颗粒、碳基纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒在耐高温高压钻井液中的应用进行了论述。同时,讨论了纳米颗粒在高温高压条件下对钻井液性能的影响,阐述了纳米颗粒的形状、尺寸和添加浓度是影响其性能的关键因素。将纳米颗粒作为高温高压钻井液添加剂也为降低其环境影响和生产成本提出了新思路。     

抚顺油页岩干馏渗透实验研究

为了为地下原位开采页岩油提供一定的理论依据,在高温高压蒸汽作用下进行了油页岩的干馏实验,以及干馏后油页岩的三轴渗透实验.结果表明:①高温高压蒸汽可以有效地干馏油页岩并带走页岩油;②高温高压蒸汽作用下油页岩会产生大量的裂缝,从而提高油页岩的渗透性;③油页岩干馏后渗透系数是体积应力和孔隙压的函数,其关系仍然服从指数规律.实验结果对地下原位开采页岩油有一定的指导意义.     

抗剪螺栓高压自紧密封装置的温差应力分析

采用有力矩理论对抗剪螺栓高压自紧密封装置的温差应力进行了分析，得到温差应力与温差的关系式，算例表明，该抗剪螺栓联接密封装置的具有很高的安全可靠性。     

超超临界汽轮机高压转子低周疲劳及损伤分析

为了评估国产某百万级超超临界汽轮机高压转子的高温强度,利用有限元分析软件Abaqus建立了超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型,加载了相应的热力边界条件,分析了转子在冷态启动过程中的温度和应力分布以及特征点的等效应变变化过程,并采用Mansoncoffin公式预测转子在冷态启停过程中产生的疲劳损伤.结果表明:在转子启动初期,凝结换热所导致的转子表面与转子中心的温差较大;在转子启动初期,转子受热不均匀所引起的热应力较大,在转子启动后期,其应力降至较低水平;高压转子在平衡活塞圆弧段产生的低周疲劳损伤最大,但其值仅为1.692×10-4,在所设计的使用条件(30a启停360次)下不会出现低周疲劳失效的危险.     

Porous α-Al2O3 thermal barrier coatings with dispersed Pt particles prepared by cathode plasma electrolytic deposition

Porous α-Al₂O₃ thermal barrier coatings (TBCs) containing dispersed Pt particles were prepared by cathode plasma electrolytic deposition (CPED). The influence of the Pt particles on the microstructure of the coatings and the CPED process were studied. The prepared coatings were mainly composed of α-Al₂O₃. The average thickness of the coatings was approximately 100 μm. Such single-layer TBCs exhibited not only excellent high-temperature cyclic oxidation and spallation resistance, but also good thermal insulation properties. Porous α-Al₂O₃ TBCs inhibit further oxidation of alloy substrates because of their extremely low oxygen diffusion rate, provide good thermal insulation because of their porous structure, and exhibit excellent mechanical properties because of the toughening effect of the Pt particles and because of stress relaxation induced by deformation of the porous structure.     

铁路钢桥高强度紧固螺栓断裂分析及防护

为探求高强度紧固螺栓发生断裂的原因,对某铁路钢桥上断裂的紧固螺栓进行了失效分析。利用扫描电子显微镜、能量色散X射线谱、金相显微镜、洛氏硬度仪、X射线荧光光谱仪、电子万能试验机等技术手段,对铁路钢桥失效螺栓的断口形貌、断口微区成分、显微组织、硬度、螺栓用钢的成分以及力学性能等方面进行分析与研究。结果显示：螺栓用钢的化学成分、硬度及力学性能均符合国家标准要求;螺栓断口起裂区存在树枝状裂纹,裂纹内部有含硫的腐蚀产物,且螺栓工作时所受外力为交变载荷。因此,螺栓的断裂是在交变载荷下发生的腐蚀疲劳断裂。螺栓断裂的初始裂纹源位于螺杆上螺纹的根部或螺柱与螺母连接位置的根部,为由硫元素引起的应力腐蚀裂纹。此研究为防止螺栓发生应力腐蚀裂纹及衍生病害提供了理论依据。