宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁的蠕变试验及本构模型对比研究

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、试验应力100~300 MPa条件下的CGI蠕变试验,进行表征宽幅温度和应力下CGI最小蠕变速率的蠕变本构模型对比研究。研究表明:与较小的温度和应力范围相比,在宽幅条件下CGI更容易发生蠕变损伤,且温度相比应力更能促使CGI发生蠕变变形;分别基于Norton⁃Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和变形机制的真应力(Deformation Mechanism⁃based True Stress,DMTS)模型,结合多目标优化方法,构建了CGI蠕变本构模型。其中,基于DMTS模型的CGI蠕变模型有73%的预测值在两倍误差范围内,吻合效果在三种模型中为最佳。

宽带波浪载荷下海洋结构物内应力范围及疲劳损伤分析

研究短期海况中海洋结构物在宽带波浪载荷作用下交变应力过程中的应力范围的概率分布及结构疲劳损伤问题。首先从应力的功率谱密度出发,利用小波变换作为工具,对应力过程进行模拟。然后用雨流计数法识别出应力过程中对结构造成疲劳损伤的应力范围,并用Weibull分布对应力范围的分布进行了拟合;最后给出了应力范围服从Weibull分布时结构疲劳损伤的计算方法。

船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准

本文给出了船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准的一般形式，以及当应力范围服从Weibull分布时用一生中一遇最大应力范围表示的衡准形式。对有关影响因素及设计应力范围计算作了简要的讨论，并着重研究了集装箱船的疲劳强度校核问题，给出了例题。

热力管道热胀应力范围按不同标准计算的差异性探讨

现行国家标准GB/T 32270—2015 《压力管道规范动力管道》和ASME B31.1—2020《ASME压力管道规范,B31—动力管道》(Power piping,ASME code for pressure piping,B31)中关于发电厂界区内热力管道热胀应力范围的计算采用了不同的公式。以3个简单管系为例,按照2个标准给出的计算公式,采用力法计算热胀应力范围,并对计算结果进行了对比分析。结果表明:对于平面管系和空间管系的直管段,由于ASME B31.1—2020中热胀应力范围计算公式中增加了轴向力项,各节点热胀应力范围值均比按照GB/T 32270—2015计算得到的值大;而对于空间管系的弯管段,由于扭矩的影响,有可能会出现相反的情况。

关于联合循环应力范围减少系数f取值的一些建议

介绍了应力范围的减小系数f的定义及其在二次应力计算中的作用。由于燃气-蒸汽联合循环机组作为调峰机组,按两班制方式运行,对f的取值有比较大的影响。通过某联合循环工程的高温再热蒸汽管道应力计算中取其不同的值,分析了其二次应力计算结果。计算结果表明,当f从1.0降为0.77后,应力水平平均上升5%;这是相当可观的,因此f的取值要慎重。

锅筒翻边开孔交变应力范围捷算法研究

为解决我国固定式水管锅炉计算标准和相关研究中锅筒翻边开孔交变应力范围计算的复杂性。按该标准计算方法并结合计算工况下锅炉运行中峰谷应力变化特点,对捷算法计算公式进行了推导和实例验证;对固定式水管锅炉国家标准法计算步骤和计算物理量进行了比较,并对其在船舶动力锅炉上应用的可行性进行了分析;结合已有研究成果,对我国标准规定的锅筒五种开孔型式的捷算法交变应力范围计算公式进行了的适用分类。与我国标准相比,捷算法仅需对每一计算工况下考核点处峰谷值环向应力及其合成主应力进行计算,省略了每一计算工况下三个方向间主应力差的峰谷值计算、主应力差变化范围计算和交变应力范围取值计算。捷算法也适用于具有相同开孔结构和计算应力种类不多于我国标准中的船舶动力锅炉,克服了我国标准法的不足,具有理论和应用价值。

厚煤层刀柱采空区集中应力影响范围理论判据研究

针对资源整合矿井厚煤层刀柱采空区煤岩应力集中问题，结合刀柱工作面开采方式和煤岩地质赋存条件，利用弹塑性力学半平面体理论和刀柱采空区煤岩受力特点，建立了刀柱工作面煤岩体力学模型，推导出刀柱采空区应力分布计算公式，并对单个和多个刀柱时应力分布规律、影响范围以及主要影响因素进行了对比研究，得出多个刀柱叠加作用下集中应力影响范围是单个刀柱影响范围的2．5～3．0倍，随刀柱数量的增加，竖直方向影响范围的增加速率逐渐减小，当刀柱数量达到20个时应力影响范围趋于稳定；水平方向影响范围受刀柱数量影响较小，确定了以竖直应力的影响范围作为判断刀柱影响范围的依据。结合杨涧煤矿刀柱工作面开采实际，计算得出刀柱采空区在竖直方向的影响范围为10．6m，会对9号煤层复采工作面的回采造成影响，并提出了复采工作面合理设计原则和刀柱应力释放措施。

岩体开挖爆炸应力损伤范围研究

近年发展起来的爆破损伤模型虽能客观反映岩石爆破物理过程,但爆破损伤模型参数选取复杂,需要通过数值计算来确定爆破损伤范围,不便于工程操作。在工程实践中,通常采用萨氏安全判据和PPV安全判据等确定爆破损伤范围,但这些基本上都是半经验判据,在质点峰值振动速度选取上存在人为误差。在分析这些经验判据的基础上,根据爆炸应力波衰减规律,推导爆炸应力损伤范围计算公式,并将上覆岩体的原岩应力作用计入,只要知道岩体抗拉强度、泊松比就可方便预测爆破岩体损伤范围,使其更符合工程实际,并用工程实例计算说明其合理可行,且操作方便简单,具有重要推广价值。

有效应力强度因子范围门槛值与载荷比关系的研究(英文)

不同载荷比下的有效应力强度因子范围门槛值△Keff.th往往被看作一个常数,然而疲劳实验数据结果通常散落在一个较窄的带宽范围内,而不是所期望的一条曲线。另外,基于改进的McEvily模型对△Keff.th进行的灵敏度分析表明△Keff.th对疲劳裂纹扩展率具有重要的影响,尤其是在占有大部分疲劳裂纹扩展寿命的近门槛值区域。因此,文章认为不同应力比下的△Keff.th为变量,并且通过三个方面对△Keff.th与应力比R的关系进行了深入的研究:(a)Schmidt和Paris提出的一个关于△Keff.th的简化模型和相应的试验数据;(b)基于传统的裂纹完全闭合概念的△Keff.th试验数据;(c)基于裂纹局部闭合模型的△Keff.th,p试验数据。分析结果表明,在应力比低于临界应力比时,随着应力比的增加,有效应力强度因子范围门槛值也相应增加;而应力比高于临界应力比时,有效应力强度因子范围门槛值随应力比的增加而减小。另外,通过对试验数据的曲线拟合分析表明,Lorentz分布能很好地描述相应的试验数据。

20Cr结构钢疲劳裂纹扩展的应力强度因子范围及有效应力强度因子范围的计算

计算了20Cr结构钢疲劳长裂纹和疲劳小裂纹扩展的应力强度因子范围ΔK、有效应力强度因子范围ΔKeff,并建立了da/dN-ΔK和da/dN-ΔKeff的关系。结果表明裂纹闭合是导致长裂纹在不同应力比R时的裂纹扩展规律差异的主要原因,但它可能不是引起小裂纹、长裂纹的扩展差异的主要因素。

探析“三软”煤层采面前方应力集中范围

在采掘工作面形成的应力集中区内再进行采掘活动,必定会产生应力叠加现象,增大采掘工作面的突出危险性。通过对杨河煤业二1煤层回采工作面前方煤体应力分布特征的现场实测,分析得出采面前方的应力集中带分布规律和应力集中带影响范围。

纳入蠕变变形机理的宽范围应力区下P91钢本构模型

以P91钢为对象,构建宽范围应力区基于蠕变变形机理(CDMWRS)的本构模型,采用ABAQUS软件,结合构建的CDMWRS本构模型,模拟单轴蠕变拉伸试验,并与文献数据进行对比.结果表明:宽范围应力区的不同蠕变变形机理和长期热老化都会对P91钢的蠕变应变率产生较大影响,CDMWRS模型能够较好地描述宽范围应力下P91钢的蠕变第一阶段和第二阶段变形行为,蠕变第三阶段相对偏差较大,主要原因是因为构建的CDMWRS模型未纳入损伤的影响.

基于等效设计波的船体结构疲劳强度许用应力法(英文)

文章总结了中国船级社疲劳强度评估方法中的许用应力范围方法。该方法用10种主要载荷控制参数下的等效设计波作为基本的计算载荷工况,通过基本计算载荷工况进行组合后求解疲劳应力范围。推导了疲劳许用应力范围计算公式和不同概率水平下疲劳应力的转换关系。对不同S-N曲线形式的许用应力范围进行了讨论,给出了中国船级社疲劳强度许用应力范围表格。用实例进行了验证。

PVDF膜材双轴全域拉伸非线性及力学参数研究

为了明确织物膜材从拉伸到破坏整个过程的双轴拉伸性能,以典型PVDF涂层聚酯织物为研究对象,通过七个应力比下的双轴单调拉伸试验,利用编写的MATLAB程序获得了涂层织物复杂的变形性能和精确的弹性参数,并对其变形和力学参数进行响应面分析,揭示了涂层织物在不同应力水平和应力比下弹性模量、泊松比和正交各向异性的演化规律。结果表明,全域应力范围内材料的弹性参数和正交各向异性特征随着应力比和应力水平的改变而显著变化。此外,基于单、双轴拉伸应力-应变的关系,引入了表示双轴单调拉伸试验中拉伸与收缩比例的刚度耦合系数,推导出了弹性模量公式,其计算值与试验值吻合较好。研究所得结论可为膜结构工程中织物膜材的拉伸力学性能以及膜面破坏分析提供有益参考。

316L钢中温环境下应力控制的低周疲劳行为研究(二)

通过对 316L钢在 4 2 0℃环境下应力控制的低周疲劳实验 ,揭示和分析了 316L钢在 4 2 0℃环境下的弹性模量、全应变范围、塑性应变范围、塑性应变能及平均应变随加载历史和名义应力范围的变化特性 。

船体总纵弯曲时计及多种应力组合的累积损伤简化计算方法

为计算船体总纵弯曲时纵向构件在多种应力成份组合下的疲劳损伤,提出了基于等效规则波概念的简化计算方法.以线性波浪载荷为例,按严格方法和简化方法计算某舰船疲劳累积损伤,对所得结果进行的对比说明了该简化方法的可用性和简便性,这为该简化方法在船体纵向构件疲劳强度计算中的实际应用提供了可能.

基于ABAQUS的气动潜孔锤球齿碎岩及布齿优化

为提高坚硬地层大直径潜孔锤的破岩效率与使用寿命,运用ABAQUS软件建立了球齿碎岩仿真模型,对比分析?18 mm球齿在不同钻进参数下冲击切削碎岩过程中的破碎比功、侵入深度、破碎范围与应力影响范围等曲线,优选钻进参数和布齿。分析结果表明:当钻压为1.2 kN、冲击功为30 J时,对岩石的破碎效率较高,球齿入岩的位移可达0.67 mm,并对岩石进行应力界限划分,得出应力影响范围为43.4 mm;通过双齿冲击切削模拟确定了较为优秀的圈距与间距:圈距取47.4 mm,间距取43.4~51.4 mm;考虑到球齿的磨损,利用圈距与间距对?711 mm大直径潜孔锤进行了优化布齿。

应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围ΔK值具有显著的影响。随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势。当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度ΔK作为裂纹扩展的主导驱动力。当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征。

应力比对ST12低碳钢疲劳裂纹扩展速率的影响

在不同应力比(R=0.2,-0.3,-1)下对ST12低碳钢板进行疲劳裂纹扩展速率测试,采用Newman裂纹闭合模型分析得到了以有效应力强度因子范围进行表征的裂纹扩展速率曲线。结果表明:不同应力比下ST12低碳钢板的疲劳裂纹扩展速率均随着裂纹长度的增加而增大;当应力强度因子范围一定时,裂纹扩展速率随着应力比的增加而增大;ST12低碳钢断裂时的应力强度因子范围随着应力比的增加而降低;以有效应力强度因子范围表征裂纹扩展速率时,不同应力比下的裂纹扩展速率曲线基本一致,裂纹闭合是导致不同应力比下裂纹扩展速率差异的主要原因。

关于化工设计中管道应力的研究

在化工设计中,管道设计最为关键,设计管道过程中必须首先对管道应力进行分析,打好设计基础。本文主要介绍了化工管道应力的几大分类及管道应力的主要分析内容,同时提出了化工设计中减少管道应力影响的相关技术措施。