Ω环塑性极限载荷的确定

采用非线性有限元法对2种材料不同尺寸的Ω环模型进行了弹塑性计算，得到了各危险截面处的内压-应变曲线。依据2倍弹性斜率准则确定了各个模型的极限内压，进而求得内压单独作用以及内压和轴向位移联合作用下极限载荷与结构参数的关系。通过曲线拟舍得到了Ω环极限载荷的计算公式。极限载荷计算公式的建立为Ω环的设计与安全评价提供了依据。     

轴向及内压复合作用下Zr-Sn-Nb/Zr-Nb合金的多轴棘轮效应研究

为了模拟锆合金包壳在发生反应性引入事故(RIA)时的多轴应力状态,对Zr-Sn-Nb/Zr-Nb合金进行了单轴对称循环试验以及在内压及轴向载荷复合作用下的多轴试验,研究了两种合金轴向/环向棘轮应变的累积特性与内压及轴向应力的相关性.单轴拉伸试验结果表明,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的弹性模量相近均为85 GPa,屈服强度大约均为490 MPa.单轴棘轮试验结果表明,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金在较小应力幅值下,由于无法启动孪生-退孪生机制,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金都处于安定状态.当轴向应力幅大于325 MPa时,孪生-退孪生机制启动,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的轴向棘轮应变都在正方向上快速增加.由于泊松效应,环向棘轮应变则在负方向上累积.多轴棘轮试验结果表明,在恒定内压和不同轴向应力幅值的循环作用下,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的环向棘轮应变随轴向应力幅值的增大而增大.当轴向应力幅值大于325 MPa时,轴向棘轮应变呈现先负向累积、后正向累积的特殊现象;同时环向棘轮应变也随应力幅值增大而增大.在相同轴向应力幅值和不同内压加载下,内压对轴向棘...     

半圆弧波纹管的计算──细环壳理论的应用

本大利用前文［２］所述细环壳的一般解计算了半圆弧波纹管在轴向力和内压作用下的变形和应力分布，并和 Ｃ． Ｅ． ＴＵＲＮＥＲ—Ｈ． ＦＯＲＤ（１９５７）的实验结果进行校核，证明即使在 ａ／Ｒ≈０．３时，细环壳理论仍基本可用。 本文根据计算结果，提出了有关刚度和应力的设计公式。     

应用有限元分析法分析热采井套管柱应力

以套管-水泥环-地层为研究对象,在理想状况下,受均匀内压、均匀地应力、温度载荷等共同作用时的承载特性进行分析。采用PLANE183平面应变单元,对套管-水泥环-地层进行单元离散,建立套管柱有限元力学模型。推导并建立了位移函数、形函数的计算方程。通过算例说明模型和计算方法的可行性。     

多轴应力条件下压力管道的热棘轮极限

通过非循环理论方法推导出了多轴应力条件下压力管道的热棘轮极限解析解,并讨论了轴向压缩应力对棘轮极限的影响,提出了相应的设计方法,并采用简化有限元方法进行了验证。结果表明,轴向压缩应力会显著降低多轴载荷下压力管道的棘轮极限,本文的理论解与有限元分析结果吻合良好,与只考虑内压引起的环向应力和轴向应力情况相比,本文的解析解更加精确。这说明本文设计方法可用于评估压力管道及类似工况下结构的棘轮极限,具有一定的工程价值。     

核电站内压直管道在位移控制下的棘轮效应

研究核电站直管道在恒定内压和循环位移作用下的棘轮效应,分析了内压、循环位移和多步载荷对内压管道棘轮应变的影响.结果表明:最大棘轮应变发生在直管的环向方向,轴向棘轮应变与环向棘轮应变相比小得多.在相同内压下,棘轮应变随着循环位移的增大而增大;在相同位移下,棘轮应变随内压的增大而增大.采用多步加载时,前一步棘轮变形会降低后一步应有的棘轮应变率,尤其前一步具有较大的位移作用下发生棘轮应变后,这种现象十分明显.根据直管试验装置特点,确定了内压直管在位移控制下的棘轮边界.     

静态载荷下下前牙双端固定桥基牙牙周膜应力的三维有限元法分析

目的:用三维有限元法分析静态载荷下,下颌前牙固定桥基牙牙周膜的应力和应变分布规律,为固定桥的设计和制作提供理论依据。方法:建立下颌前牙双端固定桥及其支持组织的三维有限元模型并进行静态条件下的垂直及斜向加载,计算基牙牙周膜的应力和应变值,绘出牙周膜的应力分布图。结果:固定桥修复前,垂直载荷下,基牙牙周膜的应力以压应力为主,应力集中在根尖;斜向载荷下,基牙牙周膜的应力主要是拉应力和压应力,应力集中在唇、舌颈缘;固定桥修复后,基牙牙周膜的应力和应变分布规律与修复前相似,但最大应力、应变值都明显增大;牙周膜内表面的应力大于牙周膜外表面;垂直载荷时,牙周膜内、外表面的应力差异更为显著。结论:固定桥的修复基本没有改变基牙牙周膜的应力和应变分布规律,但使上述值明显增大。牙周膜具有明显的应力缓冲作用,垂直载荷作用下的应力缓冲作用比斜向载荷作用下明显。     

棱柱腔剖分式钢丝缠绕超高压模具数值模拟

在由剖分式压缸、支撑环和钢丝缠绕层等部分组成的新型高压模具上,研究了圆弧型腔体和棱柱型腔体对模具应力大小和应力分布的影响。通过理论计算得出钢丝等剪应力缠绕下压缸所能承受的极限内压和需要的缠绕层数,用有限元方法进行计算,从压缸和支撑环剪切应力以及钢丝层轴向应力等多角度进行分析。数值模拟结果表明,相比于圆弧型腔钢丝缠绕剖分式模具,棱柱型腔模具的应力和应力分布更加合理,压缸内部压力向外传递的能力更强,材料利用率高,因此棱柱型腔压缸能够承受更高的内压。     

缺陷对连续油管极限承载能力影响分析

针对含有缺陷连续油管作业过程中极易发生卡断或拉断等事故,根据现场使用后的连续油管缺陷情况,把缺陷形状归为方形、球形和椭球形三种缺陷,并开展拉伸内压复合载荷工况下连续油管承载能力的研究。对比分析不同尺寸不同形状下含缺陷连续油管应力分布规律,在此基础上绘制轴向载荷(n=N/N_0)与内压载荷(p=P/P_0)包络线,通过现场数据直接判断连续油管是否在安全工作范围。通过有限元计算结果与API5C5标准计算结果验证有限元法的有效性和精确性。在此基础上开发含缺陷连续油管安全评估软件,获得不同型号不同缺陷形状情况下轴向载荷与内压载荷的包络线,为油田现场连续油管安全施工提供保障。     

高地温引水隧洞支护结构的受力特性分析

为了研究新疆某水电站高地温引水隧洞支护结构的受力特性,利用实测温度数据,结合弹性力学的拉梅公式计算与分析了隧洞衬砌施工期、运行期和检修期3种工况下4种计算情形下的径向应力、环向应力和轴向应力。计算分析结果表明,运行期由于过水内外壁温差较大,拉应力值大于施工期和检修期的拉应力值,其中拉应力主要是温度拉应力;3种工况下弹性模量随着温度变化比衬砌参数不变情况下的衬砌径向最大应力大0.02-0.04 MPa左右,比衬砌环向最大拉压应力大0.2 MPa左右,比衬砌轴向最大拉压应力大0.05 MPa左右;线膨胀系数随着温度变化引起的衬砌应力变化可忽略不计。上述结果可为高温引水隧洞衬砌设计提供依据,对类似工程设计有一定的参考价值。     

BR车体强度计算的分析

在ＰＣ－３８６微型计算机上采用ＳＵＰＥＲＳＡＰ软件，对出口给博茨瓦纳的运盐敞车的强度计算进行了分析，给出了车体结构离散，约束处理，载荷处理及各计算工况的计算模型，经计算结果分析表明，ＢＲ车体在各工况载荷作用下，应力均未超过许用应力，满足《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求。     

内压作用下弯管应力的实验研究

采用电阴应变测量技术研究了带有初始随圆度的弯管在纯内压作用下的应力分布。实验结果表明,弯头横载面上的环向应力和轴向应力分布均呈相似的“Ｗ”型,但各点环向应力的绝对值均大于轴向应力。最大应力在外弧线的环向,比直管高出６２．７％,最小应力在中线弧处,为负值。这种应力分布情况也与弯管受平面弯矩时完全不同。     

Ω形膨胀节的研究

本文论述了Ω形膨胀节的制造，设计和性能的试验研究；率证了Ω型膨胀节比之Ｕ形膨胀节内压产生的应力较小，疲劳寿命较长、抗内压失稳能力较强。     

多轴非对称循环下材料的循环特性

在不同应变比下，按照总应变控制等幅循环阶梯载方式，测定了材料在拉一压，拉－拉及扭转循环下相应的循环载荷－变形曲线，得出了材料的循环应力及应力比值应变比的变化关系。     

开有圆孔的薄壁圆筒在轴向压缩载荷作用下中间层的应力分量表达式

本文建立了承受轴向压缩载荷的开有圆孔的圆柱形壳体的变形协调方程,并对此方程用广义函数的基本解的理论来寻求其解,得出了承受轴向压缩载荷的开有圆孔的圆柱形壳体的应力函数和应力分量表达式,从而使带有圆孔的圆筒在轴向压缩载荷作用下中间面的应变能的计算成为可能,为寻求开孔容器的稳定问题的设计计算公式提供了有益的结果。     

钢丝增强柔性管在内压和温差作用下的受力分析

研究了一种由内层、增强层和外保护层构成的三层结构的钢丝增强柔性复合管在内压和温差作用下的受力问题,认为因钢丝能承受的应变远小于PE材料能承受的应变,故钢丝增强柔性管的极限承载力应以钢丝的拉断为标准。从理论上推导了钢丝增强柔性管中钢丝轴向应变公式,同时采用ABAQUS有限元软件建立内压温差载荷下模型。研究结果表明,在一定内压及温差作用下,最外层钢丝最先遭到破坏;通过提取管道中最外层钢丝轴向应变,并与理论公式计算结果比对,二者的吻合度高,说明本文的理论公式完全可用于计算钢丝增强柔性管中钢丝的轴向应变。     

有限元下的Ω机械密封装置热性能研究

针对目前国外比较先进的Ω端面机械密封装置,进行了机械密封环的尺寸设计;利用经验公式计算了润滑冷却介质与静、动密封环之间的热流密度,利用ANSYS软件建立了密封静、动环温度场的模型,计算了密封环的热应力和机械应力;研究了机械密封环的稳态温度场,为研究机械密封环的热影响提供了参考依据;计算结果具有一定的工程应用价值。     

径向水平井造斜器内钻杆的弯曲状态分析

分析了连续管钻杆弯曲状态的各种影响因素及影响程度，结果表明，由于连续管材料变形强化度低，钻杆塑性变形有限，在分析钻杆反复弯曲应力状态时，可不考虑强化和塑性变形的面积效应，采用弹性－刚塑性材料模型及平面应力假设，建立了内压作用下钻杆弹性层与曲率的关系以及钻杆的极限弯矩，应变中性层与轴向力，内压的关系。分别结果表明，钻杆弯曲主体的中性层随弯曲曲率的变化很小，但内压和轴向力对中性层的位置有明显影响，在内压和沿程阻力作用下，钻杆的弯曲表现为横截面变形的压弯特征和轴向弯曲的拉弯特征，这为控制钻杆的截面变形和设计造斜器滑道提供了理论基础。     

基于Biot理论的腰椎间盘力学响应分析

为考虑腰椎间盘流固耦合作用,基于Biot理论建立了正常人体腰椎间盘L3~L4节段的有限元模型,分析了椎间盘在不同轴向压缩载荷及复合载荷作用下的力学响应,得到了椎间盘不同部分的压力、应力分布规律和比较曲线。结果表明:轴向正压时,外层纤维环压力约为内层的15%,外层最大应力约为髓核应力的4.3倍;椎间盘各部分所受压力随载荷增大近似线性增加,且增加的速率基本相同;应力随载荷增加而增大的速率不同,外层纤维环应力增加最为明显。轴向压缩与扭转载荷组合作用时,纤维环整体应力水平最大,最容易被破坏。     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。