高模低缩型聚酯工业丝凝聚态结构与应用特性的关联机制

高模低缩(HMLS)型聚酯工业丝的凝聚态结构对其在特定应力和受热条件下应用特性的影响尚不明确。对3种HMLS聚酯工业丝的蠕变、应力松弛、热收缩等性能进行测试,通过广角X射线衍射等方法对其凝聚态结构进行研究,分析结晶度、晶区和非晶区取向以及晶粒尺寸等参数与HMLS聚酯工业丝应用特性的关联性。结果表明,结晶度和非晶区取向度的协同作用对HMLS聚酯工业丝的蠕变、应力松弛和热收缩性能有重要影响。HMLS2的高结晶度抑制了应力作用和热收缩过程中分子链的滑移,适中的非晶区取向度减少了分子链的收缩解取向。HMLS2在60%的平均断裂载荷作用下蠕变回复率高达83.98%,60 s的应力松弛率为14.65%,195℃热处理后强度损失仅为8%,抗蠕变和热稳定性均较好。

面向新型电力系统汽轮机高压转子蠕变/疲劳寿命损耗研究

针对火电机组深度调峰变工况过程中蒸汽温度大幅变化,引起机组部分结构热应力大幅增加,结构加速损坏,安全事故频发的问题,以300 MW汽轮机调节级转子为对象,利用Ansys软件对叶片热应力、气动力和离心力进行分析。首先对叶根部位开展结构优化,大幅消除常规计算普遍存在的不合理局部应力集中现象;然后研究揭示了火电机组深度调峰过程稳态和瞬态等不同情况下调节级温度场、应力场的分布规律及其对机组安全性能的影响特性。研究结果表明:稳态工况不同喷嘴组温差50℃时,最大等效应力升高约24%;瞬态工况升负荷速率5%THA/min比2%THA/min引起转子低周疲劳损伤提升约3倍;相较于稳态工况,每天增加一次速率2%THA/min从半负荷到满负荷的升负荷过程,综合损伤提升38%左右。

Effects of Ambient Temperature and Shaft Power Variations on Creep Life Consumption of Industrial Gas Turbine Blades

The effects of ambient temperature and shaft power variations on creep life consumption of compressor turbine blades of LM2500+ industrial gas turbine engine are investigated in this work. An engine model was created in PYTHIA (Cranfield University’s gas turbine software) for the analysis. Blade thermal and stress models were developed and used together with Larson-Miller Parameter method for life analysis. Mean life reduction index, which is the propensity of a given effect to reduce engine life by half, is developed for each effect and applied in this research to compare the impacts of the different effects on the blade creep life. It was observed that blade life will be halved when ambient temperature is increased by 8.11 units while 13.64% increase in shaft power reduces blade life by a factor of 2. The results of this work will guide engine operators in making decisions concerning operating at part loads.

基于TTS本构模型真三轴条件下的热蠕变研究

真三轴条件下单调和循环温度荷载显著影响土体轴向、径向变形和侧压力系数,对能源地下结构抗裂、沉降控制及承载力设计提出了挑战.基于清华热力学岩土(Tsinghua thermodynamical soil,TTS)本构模型及Matlab点源求解程序,开展一维压缩和平面应变状态下饱和黏土和粉土的排水热蠕变模拟.分析一维侧限条件下超固结比(over consolidated ratio,OCR)和温度循环对热蠕变的影响;预测OCR及温度循环次数对侧压力系数的影响;模拟真三轴应力条件下各个主应力方向的热蠕变.TTS本构模型模拟的Bonny粉土真三轴排水条件下热蠕变方向和大小与试验结果符合,预测的相同试验条件下Bangkok软黏土温度蠕变幅值更大.结果表明,TTS本构模型可以合理描述真三轴条件下各主应力方向收缩或膨胀的热蠕变及温度剪应变.研究可为能源桩侧摩阻承载力设计提供参考.

太阳能吸热器性能分析与防护措施研究

太阳能吸热器在高温高压环境下工作,需要承受复杂的载荷和环境因素,容易发生腐蚀、热应力、蠕变-疲劳等失效现象,影响其安全性和使用寿命。文章针对太阳能吸热器腐蚀、热应力、蠕变-疲劳的影响因素介绍了国内外相关研究成果,并进行了系统分析。详细介绍了腐蚀评价的金属耐蚀性10级标准、耐点蚀当量,热应力评价的线弹性断裂准则,蠕变-疲劳的评价的线弹性方法。针对太阳能吸热器材料、结构、工艺、工作参数、运行维护等方面,提出了相应的防护措施。

某河床式水电站厂房坝段温控计算分析

【目的】避免某水电站厂房在施工和运行过程中因温度应力超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。【方法】结合该厂房的实际工程情况,将大型商业有限元软件ANSYS与三维有限元温控主体程序RCTS相结合,对该河床式水电站厂房坝段施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算。计算中考虑实际施工过程,分析了设置预留宽槽及表面保温等措施对厂房温度场及应力场的敏感性。【结果】设置预留宽槽对降低温度应力是有效的,垂直于宽槽的最大温度应力可减小约15%;上、下游面采用砂卵石回填保护后,该部位的最大温度应力可减小约20%;流道采取保温措施后,流道底板和顶板上最大温度应力减小约30%。【结论】设置预留宽槽及表面保温是减小厂房温度应力的有效措施。

热生长下热障涂层残余应力及失效分析

针对典型热障涂层结构以界面开裂和涂层剥落为主要失效模式,考虑界面凹凸微观形貌特征,借助材料转换的方法实现氧化生长,利用粘弹塑性有限元法,研究了氧化层热生长和蠕变等因素对热障涂层残余应力的影响,并从应力应变循环演化的角度对热障涂层系统中微裂纹的萌生位置进行了预测。结果表明,随着氧化层厚度的增大,垂直于界面方向的残余应力迅速增大;材料蠕变对热障涂层系统应力释放作用显著;从残余应力和应变演化的角度进行评价,结构中的微裂纹会率先出现在粘接层凸峰以及陶瓷层/氧化层/黏结层界面的中间位置,仿真分析结果与试验结果一致。

改进的非线性徐变模型及其在混凝土坝施工期温度应力仿真分析中的应用

在目前的混凝土坝温度应力仿真计算分析中,一般采用弹性徐变模型考虑施工期混凝土徐变对温度应力的影响。当坝体内的温度应力比较小时,采用弹性徐变模型计算温度应力是可行的,但当坝体的温度应力超过相应龄期的抗拉强度一半时,混凝土的徐变变形不再与坝体的应力呈线性关系,而是呈现出剧烈的非线性变化趋势。温度应力与抗拉强度越接近,相应的非线性徐变变形越大。根据已有的混凝土徐变试验成果,提出了一个用于混凝土坝施工期温度应力仿真计算的混凝土非线性徐变模型,给出了相应的计算方法。算例表明,采用传统的弹性徐变模型与提出的非线性徐变模型计算的温度应力存在一定的差别,采用传统弹性徐变模型计算的温度应力偏大。

三峡永久船闸第三闸首接触问题仿真计算

为了研究锚杆在不同自由长度下，支持体结构的温度应力、接触缝面的张开度以及锚杆应力，通过三维有限元法模拟施工过程温度徐变应力的仿真计算，及对砼结构与岩体之间交界面接触问题的非线性分析，解决了锚杆自由长度的合适取值问题。

大体积混凝土结构随机温度徐变应力计算方法研究

首次尝试将随机有限元法引入大体积混凝土结构随机温度徐变应力的计算．综合考虑各种随机因素，对于由材料物理参数随机性引起的随机温度场的影响，本文给出了相应于初应变隐式解法的随机有限元计算方法；对于周期平稳随机温度场对徐变应力场的影响，本文提出了复模量隐式解法，并首次视复频响应函数为材料参数的随机函数，给出了相应的复频响应－随机有限元列式；而对于一般非平稳绝热温升温度场的影响，本文提出了参数调幅逐段简化的方法．

大体积混凝土温度应力松弛系数的优化确定

分析了影响混凝土徐变的诸因素,提出估算大体积混凝土徐变度的数学模型;根据国内徐变试验资料,用优化方法确定了公式参数.在此基础上按弹性徐变理论推求出混凝土的应力松弛系数,编制成便于实用的计算表格.算例表明,本文提出的估算方法,在总体上均优于其他公式,可满足工程设计的实用要求.

蠕变-热疲劳裂纹的控制参量研究

考虑材料的双线性随动强化和蠕变特性,用有限元方法分析了蠕变—热疲劳裂纹的张开过程。裂纹在加热和保温过程中受压应力作用,处于闭合状态。由于加热和保温过程产生的非弹性应变不能自由恢复,降温过程的后期产生垂直裂纹面的拉应力,使裂纹逐渐张开。此时裂纹附近材料的温度已经下降到蠕变温度以下,并且裂纹的张开过程是热应力的卸载过程,因此C*参数和J积分不适用于蠕变—热疲劳裂纹。在小范围屈服条件下,可用应力强度因子作为蠕变—热疲劳裂纹的控制参量。计算表明,延长保温时间,升高加热的最高温度,增加裂纹长度都能够使应力强度因子增大。

采用一期水管冷却的混凝土坝施工期数值模拟

由于冷却水管直径与坝体尺寸相差很大,采用一期水管冷却的混凝土坝施工期不稳定温度场和徐变应力场的有限元分析是很困难的.本文提出用随施工过程不断变化的粗细结合的多重有限元网格法解决这一问题.该法在通水的水管周围采用较密的网格,从而可以较好地反映水管的局部作用;对冷却水管停止通水的浇筑块,将网格由密变粗,从而可以用较少的单元对整个坝段进行分析.算例表明,该法计算精度能够满足工程要求.

热采井口装置螺栓的蠕变及应力松弛规律研究

针对热采井口装置用螺栓在现场工况下的应力松弛现象展开实验研究,分别进行了常、高温拉伸试验,蠕变实验和应力松弛试验。通过对比研究发现螺栓材料在高温下强度降低,塑性增加;在初始应力下蠕变变形明显,从原理上解释了螺栓松弛出现应力松弛的原因;通过应力松弛试验可以发现螺栓在现场工况下会产生明显的应力松弛,根据应力松弛实验数据拟合出现场工况下的应力松弛回归方程;利用有限元软件计算KR21-370型热采井口装置各法兰达到密封所需的最小螺栓预紧载荷,结合应力松弛回归方程计算出法兰由于螺栓的应力松弛而出现密封失效所需的时间,并针对易出现失效的螺栓提出解决措施。

混凝土结构温度徐变应力的首次超越可靠度

基于随机有限元法，充分考虑大体积混凝土结构徐变温度应力计算中的各种随机因素，视混凝土温度场、弹模、徐变度以及抗力等为非平稳随机过程，针对非线性功能函数情况，首次提出了大体积混凝土结构随机温度徐变应力首次超越可靠度的计算方法．该方法可以方便地退化为求解任一时刻混凝土结构的静态可靠度．

超超临界1000MW机组锅炉汽水分离器冷态启动安全性分析

汽水分离器是超超临界机组锅炉中最为重要的厚壁承压元件,定量分析其在各种运行工况下的安全性对于火电机组的安全和优化运行至关重要。对某超超临界1 000 MW机组锅炉汽水分离器在冷态启动过程中的应力场、温度场进行数值模拟计算,在此基础上研究了汽水分离器的热应力、机械应力以及两者矢量叠加的总应力的变化规律,进而使用基于弹性分析的疲劳-蠕变交互作用下的寿命评估计算方法,对冷态启动过程中汽水分离器的寿命损耗进行了计算。结果表明,汽水分离器在冷态启动中,热应力值总体变化趋势是先增后减,机械应力是逐渐增大,且机械应力最终取代热应力成为影响总应力值的主要因素。该汽水分离器的引入管与筒体相贯线区域存在较大的应力集中,在冷态启动过程中具有较大的安全裕度。

配筋混凝土粘弹性参数的徐变试验研究

为了便于分析配筋混凝土结构的粘弹性温度应力，本文将配筋混凝土看作为一种复合材料，通过试验来测定该材料的粘弹性参数。文中采用三分点加载的方式进行了配筋混凝土小梁的室内徐变试验，并对试验数据进行了回归分析。结果表明：1. 用配筋混凝土小梁的徐变试验来测定配筋混凝土材料的粘弹性参数是可行的；2. 荷载历史是徐变减小的重要原因，在计算温度应力时，徐变系数取值要考虑这一因素；3. 在本试验配筋条件下，配筋对徐变影响很小，配筋混凝土的徐变系数与素混凝土的徐变系数近乎相等。

上海地铁车站混凝土结构的温度干缩应力分析

简要论述了混凝土干缩变形及分析方法 ,通过有限元的仿真计算 ,较为准确地模拟地铁地下车站混凝土框架结构的实际施工情况 ,计算和分析了地下车站混凝土结构的温度干缩应力 ,在一定程度上揭示了混凝土结构由温度徐变及干缩应力引起的裂缝成因。

高强混凝土温湿耦合应力计算与开裂风险分析

为揭示高强混凝土早龄期构件温湿耦合影响下的应力变化规律与开裂风险,以混凝土棱柱体为例,建立了高强混凝土构件温湿耦合计算方法和早龄期约束收缩应力计算方法,通过编程实现了温湿度场的模拟.计算结果表明:建立的温湿度耦合作用模型能够较好预测高强混凝土1 d到28 d龄期温湿度场的发展变化规律;在浇水养护条件下,温湿度耦合效应对高强混凝土温度场、湿度场和应力影响很小;停止养护后,约束应力和开裂风险快速增大.养护与环境温湿度对高强混凝土早龄期应力变化和开裂风险影响显著.

大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法

本文对大面积混凝土梁板结构温度应力分析方法进行探讨,从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发,通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解,提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法,结合框架结构空间弹性有限元分析,得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法。与现场长期测试结果的比较表明,该法计算简便,计算结果与测试结果有较好的一致性,可以满足工程设计精度要求。