长管拖车天然气瓶疲劳寿命分析

长管拖车天然气瓶在内压变化及道路运输造成的惯性载荷作用下,存在疲劳失效风险。为了明确在交变载荷作用下气瓶的安全状态,以目前广泛采用的长管拖车天然气瓶为模型,针对内压和惯性载荷作用下的长管拖车气瓶进行了疲劳分析。采用ANSYS Workbench进行模拟,得到了不同载荷条件下气瓶的疲劳寿命分布情况。分析结果表明,在内压作用下,气瓶处于有限疲劳寿命状态,但能够满足要求;当惯性载荷超过一定数值时,长管拖车气瓶处于有限寿命状态,不满足强度要求,因此要控制其受到的惯性载荷。     

螺纹钢筋横助裂纹产生原因及改善途径

本通过对螺纹钢筋横助横根部裂纹的生成机理进行运动学和应力状态两方面的分析，提示了此缺陷产生的根本原因是轧辊横助槽口边缘刮切轧件；找出了螺纹钢生产过程中，各变形参数对裂纹的影响规律，从而提出了减轻及消除此缺陷的方法。     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC.Marc建立了简化的1/4旋转对称模型,对薄壁轴向微沟槽铜管的钢球高速旋压成形过程进行模拟,并对成形特征和等效应力应变、残余应力的分布规律进行分析.结果表明:成形过程中,金属回弹效应会导致齿根部出现凹口缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,沟槽管外壁面应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外壁面的应力;过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生裂纹等缺陷.     

拉应力作用下含缺陷埋地管道应变与裂纹扩展行为分析

采用数值模拟和宽板拉伸实验相结合的方法,研究单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为. 基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸位置参数,利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型分析拉外力下的应力分布特点,研究不同缺陷长度与深度对管道焊缝处裂纹萌生的规律;设计3组含焊缝处缺陷管道宽板拉伸实验,研究管道应变与裂纹扩展情况. 结果表明：拉应力下管道宽板模型具有可靠性;随着缺陷尺寸的增大,相对长度为0.79、相对深度为45.98的缺陷对裂纹萌生影响最大. 对比宽板试验发现,宽板焊缝上、下侧截面点位的应力应变在轴向拉力作用下,均呈现出先缓慢增加后快速上升的趋势,且相对单点缺陷,双点缺陷的相互作用对裂纹的萌生和扩展产生较大影响.     

加氢站氢气运输方案比选

首先结合文献定性介绍了现有氢气运输方式,然后对氢气通过长管拖车、槽车及管道运输的运输成本、能源消耗及安全性进行深入研究.运输成本通过建立加氢站氢气运输成本模型进行分析,结果表明上海大规模氢气运输的长管拖车运输成本为2.3元·kg-1,液氢运输成本为0.4元·kg-1,管道运输成本为6元·kg-1.氢气液化能耗占自身低热值30%以上,约为压缩能耗的3倍左右,但气态氢气运输能耗高于液氢运输能耗.运输中尽管存在如高压、液氢蒸发以及氢脆等安全风险,但都可通过设计、规范等措施避免.根据分析结果,对于上海近期千辆级规模燃料电池汽车的发展计划,长管拖车输送氢气是最佳方案.     

重载货车钩舌裂纹应力强度因子分析

服役条件的恶化和铸造缺陷的存在导致重载货车钩舌大量出现裂纹.根据实际应用中钩舌裂纹的出现位置和宏观形态,建立了含裂纹的钩舌有限元模型.采用相互作用积分法分析了牵引面水平中心线位置处、水平中心线附近及沿水平中心线处裂纹前缘的应力强度因子,并结合裂纹区不同位置处应力的变化特征,分析了应力对裂纹应力强度因子的影响.结果表明,牵引面处裂纹前缘的应力强度因子与裂纹位置和裂纹形状比有关,且相对于裂纹尺寸,应力对应力强度因子的影响更大.     

超高强度钢平板表面裂纹在载荷循环中应力-应变场有限元分析

采用有限元程序分析了平板表面裂纹在循环载荷作用下的应力 应变场的变化情况,找出了气瓶裂纹承受各种不同过载条件时力学量的改变规律,从而验证了试验研究工作的结果·     

基于有限元与神经网络的含裂纹缺陷管道安全性分析

油气管道在服役过程中受外界环境影响(特别是大气和土壤作用),极易发生腐蚀而在管体表面产生腐蚀缺陷.这些缺陷会对在役管道的服役安全造成严重损害,其中尤以裂纹型缺陷危害程度最大.裂纹缺陷的存在将破坏管体表面的几何连续性,改变裂纹周围的应力应变状态,最终导致管道承压能力下降,危及管道服役安全.为此,该研究首先通过有限元方法建...     

自紧身管的应力应变分析及应力强度因子计算

本文对自紧身管的应力应变、强度及裂纹问题作了研究,采用混合强化模型对自紧身管进行了弹塑性应力应变今析,得到了解析表达式,并用实验作了验证。得到了残余应力的温度场模拟公式。用有限元法计算了带裂纹的自紧身管的应力强度因子。     

拉应力作用下含缺陷埋地管道应变与裂纹扩展行为分析

本文基于数值模拟和宽板拉伸实验方法,研究了单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为。首先基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸,然后利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型,通过分析外力下的应力分布特点,验证了管道宽板模型的可靠性；其次采用有限元软件研究不同缺陷长度与深度对管道焊缝处裂纹萌生的规律,结果表明相对长度0.79(实际长度为20mm)和相对深度为45.98(实际深度4mm)的缺陷对裂纹萌生影响较大。最后通过设计3组含焊缝处缺陷管道宽板拉伸实验,结果表明宽板焊缝上、下侧截面点位的应力应变在轴向拉力作用下,均呈现出先缓慢增加后快速上升的趋势,且相对单点缺陷,双点缺陷的相互作用对裂纹的萌生和扩展产生了较大影响。     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.     

加氢站储氢设施物理爆炸与蒸汽云爆炸的事故后果影响研究

利用中国安科院CASST-QRA 计算分析储氢瓶组、氢长气管拖车发生物理爆炸事故的后果,结果表明,若站内设施依据国家标准给定的防火间距进行建设,死亡半径和多米诺事故的影响将会覆盖加氢机（加注区）、站房、放散管、氢气长管拖车位（储氢瓶组）、氢压缩机区域内设备设施;若依据设计院设计给定的防火间距进行建设,储氢瓶组死亡半径的影响将会覆盖到氢气长管拖车（位）、氢压缩机,而氢气长管拖车（位）死亡半径的影响将会覆盖到储氢瓶组、站房、放散管,多米诺事故影响将会覆盖到氢气长管拖车位或储氢瓶组、氢压缩机,并且都会导致二次事故的发生. 储氢瓶组整体破裂发生蒸汽云爆炸事故的结果为,依据规范和拟建站设计给出的防火距离进行建设均能满足对防火间距的要求.     

管道承压能力逆转原因探讨

比较了金属材料中短裂纹与长裂纹的扩展差异,短裂纹的扩展表现为裂纹的群体行为,短裂纹不仅会在应力作用下发生扩展,而且裂纹之间还有相互作用,相邻裂纹会在扩展的基础上发生合并,形成主导裂纹,而长裂纹的扩展表现为裂纹的个体行为。管道在制造、运输、敷设过程中产生的裂纹和缺陷是产生“承压能力逆转”的原因。用断裂力学中裂纹扩展的原理分析和研究了管道产生“承压能力逆转”的过程,并提出了相应的防范措施。     

试论含焊接缺陷输油管的失效过程及其安全性

正常工艺生产的输油管具有足够的断裂韧性值，但在水压试验时，却全部发生了爆裂，分析表明破坏过程是管中非穿透缺陷由于周围材料流变而变成穿透裂纹，使管子失效，所以失效抗力取决于管材及焊缝强度，当穿透裂纹撕裂到临界尺寸时，管子缝裂才发生，仅在这时，断裂韧性和强度才对爆裂应力有影响。文中也给出了破坏应力与允许裂纹尺寸和关系曲线。     

基于子模型技术的叶轮轴孔三维裂纹应力强度因子有限元仿真

基于断裂力学理论和有限元数值分析方法,针对压气机叶轮由于铸造缺陷和疲劳引起的三维裂纹,应用子模型技术和ParaMesh网格随移技术,给出了计算压气机叶轮轴孔三维裂纹前沿应力强度因子的求解方法及途径,并对压气机叶轮轴孔三维裂纹的扩展方向和扩展速率进行了分析,基于压气机叶轮轴孔三维裂纹应力强度因子求解结果,指出叶轮轴孔三维裂纹前沿应力强度因子随裂纹半径的增加而增加,裂纹前沿轴向的应力强度因子大于径向的应力强度因子,裂纹在轴向的扩展速率大于径向的扩展速率。     

含半球形缺陷无限大弹性体表面裂纹的数值分析

为了防止航天器在受到撞击后造成灾难性破坏,选取含半球形表面缺陷和表面裂纹的三维线弹性体(简称表面缺陷裂纹问题)作为研究对象,针对几种相关模型,采用康奈尔大学断裂力学小组编制的FRANC3D边界元软件对断裂分析中的关键参量--应力强度因子进行了数值分析,计算出了含半圆形表面缺陷裂纹体无限大和有限大的界限.半球形表面缺陷影响下,表面裂纹前沿的应力强度因子均随着裂尖与前自由表面间距离的增大而减小.     

不同角度裂纹缺陷对材料动态断裂行为的影响

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对含相互垂直和相互共线两种裂纹缺陷介质在冲击载荷作用下的动态断裂行为进行了研究。结果表明:在动态冲击载荷的作用下,边裂纹缺陷处应力集中程度远大于试件的内部裂纹缺陷处应力集中程度;当裂纹从垂直内部裂纹缺陷的端部再次起裂时,表现为Ⅰ/Ⅱ复合型断裂;起裂后,裂纹的断裂模式很快由Ⅰ/Ⅱ复合型向Ⅰ型转化;而对于内部共线裂纹缺陷而言,裂纹的起裂和扩展始终表现为Ⅰ型断裂形式。当内部裂纹缺陷垂直于边裂纹时,内部垂直裂纹缺陷对边裂纹扩展的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速度均有抑制作用;且当裂纹再次从内部垂直裂纹缺陷处起裂后,裂纹的扩展速度和应力强度因子也较共线裂纹缺陷时的高;裂纹扩展速度与裂纹尖端的动态应力强度因子呈正相关性。     

对接焊管环向焊缝中裂纹与错边复合缺陷应力强度因子计算方法研究

在管道现场焊接过程中,环向360°裂纹为常见的焊接缺陷,同时错边也是焊接过程中经常出现的,对这两种缺陷单独的裂纹尖端应力强度因子已有比较清晰的分析以及计算方法,但是对这两种缺陷的复合应力强度因子还没有一个精确的计算公式.在过去研究结果的基础上,对其进行修正,提出一种适合工程应用的应力强度因子计算方法,为带缺陷焊缝管道的断裂力学参量计算及疲劳寿命估算提供简洁方便的途径.     

非局部损伤对裂纹尖端应力分布的影响

将非局部理论和损伤理论结合起来用于分析塑性材料裂纹尖端的应力分布规律得到了裂纹尖端应力有限的结论，并说明此有限应力起源于非局部损伤，从宏微观相结合的角度对经典断裂力学中裂纹尖端应力无穷这一缺陷进行了修正。     

组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响分析

针对含裂纹损伤船体板上的初始缺陷(初始变形、焊接残余应力),利用非线性有限元方法进行了仿真模拟以及相关计算,系统地分析了初始变形、焊接残余应力及其组合对不同裂纹情况的船体板在纵向压力下的极限强度影响.通过数值计算结果的对比分析和讨论,得到当裂纹长度较小时,组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响占主导地位,且初始变形更大;当裂纹长度较大时,裂纹损伤对板极限强度的影响占主导地位.