文丘里洗涤器接管有限元分析

文丘里洗涤器中连接进口转子的连接接管因位于弯头上而超出常规计算,且设备内部压力及温度较高,接管不连续部位会出现较大的应力集中。为确保结构安全,对其进行有限元分析,得出各参数在应力集中部位的变化规律,并将影响参数进行公式拟合,给出拟合公式的适用范围,并与有限元方法进行对比,拟合公式结果满足工程精度要求。

弯矩作用下弯管内壁环向裂纹应力强度因子分析

应力强度因子KⅠ是缺陷结构安全评定的必需参数。利用有限元分析软件ANSYS自顶向下方法建立了弯管内壁环向裂纹模型,并对弯矩作用下的KⅠ进行分析。结果表明:无论张开弯矩还是闭合弯矩,KⅠ随裂纹半角θ、纵向裂纹角θ1及裂纹深度与壁厚之比a/t的变化趋势均相同,但变化梯度不同。对张开弯矩,KⅠ随环向裂纹角θ2的变化存在120°和240°两个波峰位置;对闭合弯矩,KⅠ随环向裂纹角θ2的变化存在60°,180°和300°三个波峰位置,并非所有承受弯矩作用的含内壁环向裂纹弯管均危险。

直管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子KⅠ的有限元分析

利用有限元法对含外表面轴向裂纹的直管进行了分析,应用有限元软件ANSYS建立了裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并与t/Do为乘幂关系。一般情况下,表面裂纹在最深点(90°)处应力强度因子最大,然后随着角度的减小应力强度因子依次减小。但是在最浅点(0°)处应力强度因子有回升趋势,且随着a/t的增加,这种回升趋势逐渐明显,当a/t=0.8时,甚至出现最浅点KI超过最深点KI的现象,这时对于结构的脆性起裂位置要慎重判断,不能单纯地以最深点KI为断裂依据。

三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子分析

应力强度因子KI是缺陷结构安全评定参数,三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子计算十分复杂。用ANSYS软件建立内压载荷下三通内拐角椭圆裂纹有限元模型,计算了不同几何结构参数下裂纹的应力强度因子KI,拟合了裂纹前缘的形状因子F计算公式。结果表明:内压下三通内拐角椭圆裂纹前缘形状因子最大值出现在主管或支管表面位置;三通主管壁厚增加,形状因子F减小;内压下椭圆裂纹有扩展为圆形裂纹的趋势。

弯管内壁环向裂纹应力强度因子K_I有限元分析

应力强度因子KI是缺陷结构安全评定的必要参数。利用有限元分析软件ANSYS自顶向下建模方法得到弯管内壁环向裂纹模型,并对KI进行计算与分析。结果表明:随裂纹深度a及裂纹半角θ的增大,KI都是先增大后平缓;KI与纵向裂纹角θ1无关;KI随环向裂纹角θ2的变化有3个波峰,自弯管外侧起分别为60°、180°与300°。因此,当a>4 mm,θ>20°且裂纹位于θ2的波峰位置时,结构处于最危险状态,需给予足够关注。

多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计算

载荷比是开展含缺陷结构常规安全评定的必需参数。实际工况下结构多承受多载荷联合作用,但多载荷下含缺陷结构的载荷比计算还无确切方法。提出了适用于多载荷联合作用下含缺陷结构载荷比计算的单位球方法,并利用弹塑性有限元技术,以环向穿透裂纹弯管为例,对单位球方法的模型假设条件进行了验证。

内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子分析

应力强度因子是缺陷结构安全评定的必需参数。利用有限元分析软件ANSYS建立了内压作用下弯管环向穿透裂纹模型,以管道外径、管道厚度、纵向裂纹角、裂纹半角、环向裂纹角为参数,对不同参数下的应力强度因子进行了计算。结果表明:应力强度因子与纵向裂纹角θ1无关;应力强度因子随裂纹半角θ的增大而增大;应力强度因子随环向裂纹角θ2的增大先减后增。依据计算结果对参数进行了无量纲化,继而拟合了内压作用下弯管环向穿透裂纹应力强度因子计算关系式。

内压作用下斜接弯管纵向半穿透裂纹应力强度因子研究

采用三维有限元技术,应用ANSYS对内压作用下含纵向半穿透裂纹斜接弯管的应力强度因子进行了系统的分析。建立了三维有限元裂纹模型,对裂纹前沿应力强度因子的影响因素进行了研究,分析了不同内压下无量纲参数裂纹相对深度a/t、裂纹相对形状b/a、管壁相对厚度Do/t对应力强度因子的影响。