模具热处理中失效变形的原因及其对策

模具热处理技术是确保模具质量、延长使用寿命的关键所在,本文试就模具热处理过程中常遇到的失效变形等问题进行分析并作出相应对策。

准静态拉伸下固体推进剂三维结构变形损伤失效机理研究

为揭示固体推进剂在准静态拉伸下变形损伤过程,依靠微型材料试验机在上海同步辐射光源BL13W1线站搭建了原位显微CT测试系统,对HTPB推进剂试样在准静态拉伸下变形损伤过程进行了三维原位实时表征,像素尺寸3.74μm。基于上述试验结果,分析了目标微细观结构演化过程及孔隙率与材料宏观损伤之间的关系。结果表明,固体推进剂内部微裂纹的出现早于应力-应变曲线达到拉伸极限强度点。利用图像分割技术精确提取了AP颗粒、Al粉颗粒、微裂纹与HTPB基体相,并对AP颗粒与Al粉颗粒的三维拓扑结构进行了定量描述。微裂纹的成核集中在较大且形貌不规则的AP颗粒与HTPB基体界面。最后,观察到裂纹在固体推进剂内部的水平传播和竖直合并两种传播模式,并以水平传播为主导。

高压法兰内开孔金属O形环密封性能及变形失效分析

针对某压力容器法兰内开孔金属O形环在高压工况下,因法兰结构设计不合理导致O形环过度变形而引起的密封失效问题,建立了三维周期非线性弹塑性模型,分析了法兰侧壁间隙和压缩率对O形环接触应力周向分布和环体变形的影响。试验测试了工作压力下的O形环在不同法兰侧壁间隙和压缩率时的泄漏率,分析了O形环的变形特征,探讨了O形环在高压大侧壁间隙下的变形失效原因。结果表明:建立的有限元模型能准确地模拟O形环的力学行为和变形,计算曲线与试验曲线吻合程度良好;O形环的接触应力对法兰侧壁间隙更敏感,减小法兰侧壁间隙和增加压缩率都能提高O形环密封的可靠性;O形环在高压工况下容易产生颈缩变形,造成接触应力在周向不连续导致泄漏,控制O形环的预紧间隙并发挥法兰侧壁的约束作用能够改善此类变形。研究结果可为高压内开孔金属O形环密封的法兰结构设计提供参考。

制动蹄回位弹簧塑性变形的失效分析

为了尽快分析制动器回位弹簧早期塑性变形失效的原因,在对回位弹簧进行理论上的“动负荷应力”分析的同时,又对弹簧在极限工作状态下疲劳极限分析和疲劳强度校核,而后还对回位弹簧进行模拟疲劳寿命试验,得到了明确、合理的结论。通过上述分析,笔者认为:在设计弹簧和分析弹簧的疲劳强度过程中,仅仅考虑它负荷类型、所承受的应力和许用应力,工作时的弹簧循环特征-应力变化幅度是不完整的。还应该着重考虑弹簧的工作环境温度,工作环境温度也是影响弹簧疲劳寿命的重要因素之一,特别对于高端车型、出口车型更是如此。材料选型成为弹簧设计的首要因素。

某顺层边坡锚索抗滑桩失效变形分析

针对某顺层边坡滑动变形造成锚索抗滑桩失效变形案列,浅析抗滑桩变形失效原因,从滑坡体设计参数选取、下滑力验算、锚索拉力及锚固长度设计等方面复核原设计的合理性。针对抗滑桩断裂破坏,分别通过桩截面弹、塑性极限承载力分析验算抗滑桩是否满足滑动前后承载力及截面安全要求。结果表明:按照原设计方案,考虑安全储备,抗滑桩截面抵抗弯矩和剪切力满足承载力设计要求。

航空发动机主轴承安装座变形失效问题

针对航空发动机主轴承安装座结构的变形失效问题,综合考虑构件的材料性质、结构特点、工作状态及加工过程,研究其变形失效原因及变形控制措施。提出利用有限元分析软件ANSYS进行轴承座强度、刚度校核的方法,根据不同加工阶段的特点控制轴承座加工过程中的残余内应力的措施,以及正确借助高精度、高效率的三坐标测量机进行轴承座尺寸及形位检测的方法,为控制航空发动机主轴承安装座的变形问题提供理论指导。

基于贝叶斯网络的页岩气井套管变形失效定量风险分析

受环境载荷和自身缺陷的影响,页岩气井套管在服役过程中可能发生变形失效,对页岩气井的正常生产造成严重影响。为控制页岩气井套管变形失效风险,采用事故树和事件序列图方法识别页岩气井套管变形失效原因和后果,建立页岩气井套管变形失效场景模型,将事故树和事件序列模型转化为贝叶斯网络,采用条件概率表考虑事件之间的推理关系,建立页岩气井套管变形失效的贝叶斯网络模型。进行失效诊断分析和概率学习,识别页岩气井套管变形失效最可能的致因因素,引入先兆事故,评估各失效场景的动态发生概率。以川东地区A页岩气井为例开展模型应用研究,获取导致套管变形失效最可能的致因组合,得到套管变形失效及其失效后果的动态发生概率,与工程现场气井套管的安全状况比较吻合,分析结果可为页岩气井套管变形失效风险防控和决策提供理论支撑。

城市地下PVC-U塑料排水管道标准状态下变形失效试验研究

PVC-U塑料排水管道在城市地下排水管网中有广泛应用,其变形失效状态及承载力与城市生命线工程的健康息息相关。对PVC-U塑料排水管道进行准确的缺陷等级划分、健康状况评估影响到地下管线非开挖修复方法的选择及成本的控制。本文对数种城市地下管网大量使用的PVC-U管材进行了标准状态下的变形失效试验研究,分析了管道变形破坏模式与承载力之间的关系,可为后续PVC-U管道健康状况评估及非开挖修复工艺的选择提供理论依据。

反应釜过热变形失效分析及对策

对1台反应釜筒体下部出现大面积过热变形、壁厚大量减薄现象进行了宏观检查、内表面金相检测、硬度检测等技术检测,对其失效原因进行了深入的分析,提出了处理措施及预防对策。

欧曼奇兵货车后桥变形失效原因浅析

针对欧曼奇兵货车BJ5069VBCFD－4／BJ5069VBCFD-5后桥严重变形失效、非正常损坏的现象，从整车的实际承载、悬架系统的配置、传动系的匹配等方面进行计算分析。分析结果表明选择的后桥桥型偏小。

基于ANSYS的起重机主梁变形失效事故分析

本文基于ANSYS对某车间桥式起重机在使用过程中发生的主梁严重变形失效事故进行了分析研究,通过实地察验对主梁的结构及尺寸数据进行采集,利用UG建模技术构建主梁的三维模型,依据起重机的产品质量说明书与实际使用工况,通过ANSYS软件赋予材质、添加约束,加载分析,分析得到主梁变形的模拟仿真理论受力值,得到了该主梁变形失效的主要原因,为探究该起重机主梁的失效提供了理论依据,也为起重机主梁变形失效事故的分析提供了一种方法及参考。

页岩气体积压裂过程中套管失效机理研究

为了研究体积压裂过程中套管失效问题,基于页岩气水平井X-1h钻完井资料,提出了微地震数据反演方法,并结合岩石断裂力学和岩石损伤力学,建立了X-1h体积压裂地层-多簇射孔-套管有限元模型。有限元结果表明:体积压裂范围内的地应力场发生明显变化,甚至出现"张应力"区和"零应力"区的应力反转现象,该特征将不同程度地使套管在地层中出现"悬空"状态,导致套管沿其径向产生一定程度的挠度变形,沿轴向套管呈现"S"型变形。适当增加压裂段与段之间的间距,缩短多簇射孔压裂段的有效长度,可以有效地降低或控制水平段套管的"S"型变形量。该研究方法和研究成果为体积压裂技术的套管变形失效控制以及页岩气安全生产提供了理论依据。

复合材料桨叶鼓包变形分析

复合材料桨叶设计重点考虑其疲劳性能和环境老化性能,变形失效问题则很少涉及。通过对处于不同变形损伤阶段的桨叶结构和复合材料损伤情况进行观察分析,对复合材料桨叶的变形失效问题进行了分析和讨论。结果表明:桨叶叶根材料在叶根套离心力压迫、离心应力及循环载荷下出现塑性变形损伤累积,使得玻璃纤维织物和泡沫塑料出现鼓包堆积,最终导致桨叶变形失效;在叶根部位增加刚性支撑结构,增强叶根填块的粘接强度可以共同抵抗离心力和棘轮效应引起的轴向应力和应变,可以有效预防桨叶的变形失效。复合材料构件在设计时除了要考虑常规的疲劳性能外,材料棘轮效应可能引起的复合材料变形失效问题也要加以重视。

爆炸载荷下分层梯度泡沫铝夹芯板的失效模式与抗冲击性能

采用弹道冲击摆系统开展了爆炸载荷下分层梯度泡沫铝夹芯板的变形/失效模式和抗冲击性能实验研究,并配合激光位移传感器得到试件后面板中心点的挠度-时程响应曲线。研究了炸药当量和芯层组合方式对夹芯板试件变形/失效模式和抗冲击性能的影响。实验结果表明,泡沫铝夹芯板的变形/失效模式主要表现为面板的非弹性大变形,芯层压缩变形、芯层拉伸断裂以及芯层剪切失效。在研究爆炸冲量范围内,非梯度芯层夹芯板的抗冲击性能明显优越于所有分层梯度芯层夹芯板。对于分层梯度夹芯板试件,爆炸冲量较小时芯层组合形式对分层梯度芯层夹芯板的抗冲击性能的影响不大,而爆炸冲量较大时,最大相对密度芯层靠近前面板组合形式的分层梯度夹芯板试件抗冲击性能较好。研究结果可为泡沫金属夹芯结构的优化设计提供参考。

纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理

采用爆炸冲击摆锤系统,对玄武岩纤维-铝合金层合板和碳纤维-铝合金层合板进行了爆炸加载实验。实验中通过改变炸药质量获得不同的加载冲量,分析了载荷冲量、结构组合形式以及纤维类型对纤维金属层合板变形/失效模式的影响。实验中观察到分层、基质失效、金属撕裂、塑性大变形等典型的变形失效模式。实验结果表明:随着冲量的增加,纤维金属层合板中铝合金层的塑性变形以及纤维层的损伤区域不断增大;纤维金属层合板相对于单一的金属层合板具有更优异的抗冲击性能。

基于耦合CFD-FEM方法的严重事故下RPV蠕变失效风险评估

核电站严重事故发生后,反应堆压力容器(RPV)的剩余固壁在高温差、内压、熔池重量等的作用下可能发生蠕变失效。本文以CPR1000 RPV为研究对象,基于FLUENT软件二次开发求解反应堆压力容器下封头烧蚀温度场,然后基于ANSYS Workbench开展耦合CFD-FEM力学分析,求解严重事故下RPV烧蚀温度场稳定后72 h内的等效应力、等效塑性应变和等效蠕变应变,并评估了RPV的蠕变失效风险。结果表明:当堆坑注水等措施投运后,RPV剩余固壁在72 h内不会发生蠕变失效和塑性变形失效,有效卸压可明显提升RPV结构完整性的安全裕度。

机械失效分析及其在质量鉴定中的应用

前言随着工农业生产的不断发展,科学技术水平的进一步提高,机械设备的结构和服役条件也日趋复杂。由于设计、工艺和材料等方面的原因,机械设备不可能达到百分之百的安全程度。机械设备在运行的过程中,在载荷、温度及介质环境的共同作用下,常以磨损、腐蚀、变形和断裂等方式发生失效事故。机械设备或零件一旦发生失效事故,将造成不同程度的经济损失。

拉西瓦水电站果卜边坡变形机制浅析

本文结合拉西瓦水电站果卜地段边坡地质概况,在分析变形过程与蓄水相关性的基础上,对边坡变形的机理进行分析,确定其变形的根源,探讨果卜边坡变形机制,以期为类似研究提供借鉴。

煤气发生炉的失效分析及防范措施

通过对一台煤气发生炉鼓包变形失效的原因进行分析,探讨了煤气发生炉的安全管理,并提出了类似事故的防范措施。

多弧段曲边内凹蜂窝可调泊松比结构的力学性能研究

该文提出一种多弧段曲边内凹可调泊松比新型胞元。通过调整弧角,可以设计得到正泊松比、零泊松比和负泊松比的胞元结构。利用能量法求得结构的等效泊松比与等效弹性模量解析表达式,所得结果与有限元结果吻合较好。基于提出的新型胞元构建多胞蜂窝结构,利用数值方法讨论了低速和高速冲击作用下,正泊松比、零泊松比和负泊松比结构的冲击变形失效行为与单位质量能量吸收率。研究发现:低速冲击时,三种泊松比(正/零/负)结构的局部变形不同;高速冲击时,惯性效应使局部变形集中在冲击端,三种泊松比(正/零/负)结构的胞元变形模式不同。不论低速还是高速冲击,负泊松比结构都表现出优异的吸能效果。随着壁厚的增加,结构的吸能效果显著增强。