CO_(2)输送管道裂纹扩展及止裂技术研究进展

为系统了解CO_(2)管道裂纹扩展及止裂技术的研究现状,从管道止裂判据出发,重点关注裂纹扩展过程,从实验和数值模拟两方面综述了CO_(2)管道裂纹扩展的研究进展,分析了相态、管径、含杂情况等对裂纹扩展的影响,归纳了裂纹扩展仿真模拟的建模方法,并对目前的管道止裂技术进行了综述。研究结果表明:CO_(2)管道裂纹扩展过程具有不同于输气管道的特性,管道韧性更低,危险性更大,Battelle双曲线模型已不再适用于CO_(2)管道,需要开展大量实验进行修正;数值模拟仿真可以有效揭示管道裂纹扩展的过程,是研究CO_(2)管道裂纹扩展的重要手段,开展流固耦合分析是下一步的工作重点;复合型止裂结构具有更优的止裂性能表现,具有较好的发展前景。

输气管道裂纹动态扩展及止裂技术研究进展

对输气管道裂纹动态扩展和止裂技术的研究工作进行了综合论述。讨论了输气管道裂纹动态扩展的止裂判据及输气管道止裂韧性的确定方法。将输气管道裂纹动态扩展中的流体结构断裂相互作用问题的力学模型归纳为一维梁模型、圆柱壳模型和有限元模型 3种 ,介绍了有限元模型建立的原理和研究方法。研究结果表明 ,对于动态延性断裂的止裂 ,除了预测止裂韧性值 ,还应该预测裂纹扩展长度 ,以控制裂纹扩展造成的危害 ;对于高韧性钢管 ,应用传统的V型缺口夏比冲击实验 (CVN)和落锤撕裂实验 (DWTT)方法预测会产生与断裂无关的显著能量散失 ,因而须改进现有的方法或发展替代性的管道止裂韧性实验方法 ;确定裂纹尖端张开角是一种有发展前途的方法 ;改进现有有限元模拟方法的途径之一是采用适应裂纹扩展情况的重新划分网格技术 ,而不是采用固定网格的方法。

疲劳裂纹楔块法止裂技术实验研究与模型化

因裂纹疲劳扩展导致构件失效是工业结构、过程装备、大型机械以及飞行器等破坏的重要原因之一。为了延长设备使用寿命,提高安全性和可靠性,研究和开发阻滞裂纹疲劳扩展的技术非常必要。根据笔者多年来从事该领域研究的积累,结合国内外研究现状,笔者着重讨论了在裂纹体中施加楔块以阻滞裂纹疲劳扩展的方法。内容包括:楔块法止裂的力学机制、机理模型、实验研究以及数值计算与模拟等。对于穿透裂纹、表面裂纹,应用楔块法止裂均可以获得理想的止裂效果。而且楔块材料也得到了很大发展。按照裂纹构形、环境特征以及使用要求,楔块形状可以是棒、膜、块等。材料已发展为金属、聚合物等。加楔工艺也日趋成熟,具备了实际应用的条件。应用有限元法进行数值模拟成为近年来该领域研究的热点课题,能够从理论上提升楔块法的技术基础。最后,分析了楔块止裂技术研究工作存在的问题与不足,对今后进一步深入研究的重点提出了见解和参考意见。

裂纹止裂技术及裂纹动态扩展规律研究

为了对动态荷载作用下水泥粉煤灰砂浆的裂缝动态扩展行为进行研究,提出了一种大尺寸带V型底边的半圆边裂纹(SECVB)试件,其V形底部具有止裂功能。SECVB试件的V形底部设计为180°,150°和120°三个角度。采用落锤冲击装置进行了冲击试验,并使用裂纹扩展计(CPG)用于测量裂纹扩展的相关参数。利用有限差分程序AUTODYN对裂纹扩展行为进行了数值模拟,并用有限元程序ABAQUS计算了裂纹的动态应力强度因子(DSIF);根据CPG测量的裂纹萌生时间和扩展时间来确定临界应力强度因子。试验和数值模拟结果表明,SECVB试件适合于研究动态荷载作用下水泥粉煤灰砂浆的裂纹扩展行为和止裂行为。在裂纹扩展过程中,裂纹可能在一段时间内止裂,并且裂纹在起始时刻的断裂韧度高于裂纹扩展时的断裂韧度。

钢桥面板竖向加劲肋围焊端部止裂技术有限元分析

建立竖向加劲肋围焊端部有限元模型,研究钻孔止裂、碳纤维补强以及两种止裂技术的共同作用对该细节疲劳裂纹的止裂效果。分析裂纹断面疲劳应力分布规律,考虑不同工况对止裂效果的影响,并参照实桥裂纹开裂路径建立裂纹扩展模型,分析止裂后疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明,钻孔止裂去除了裂纹尖端的应力集中,同时在孔边创造了一个新的应力集中点,新的裂纹可能会在此处萌生;当碳纤维完全覆盖裂纹表面后,增大碳纤维横向粘贴宽度对降低应力强度因子KI的效果不明显;在裂纹开展前期,叠加使用钻孔止裂与碳纤维补强两种止裂技术可以显著降低裂纹尖端的应力集中系数,在开裂后期其降低应力集中的效果与仅采用碳纤维补强技术的效果相近。

用贴板与钢丝缠绕对存在环向表面裂纹的内压筒体进行止裂抑爆的理论分析

本文介绍带裂纹的内压简体及大型油汽管道采用简体外部加轴向弧形贴板并施以钢丝预应力缠绕的一种新的止裂、抑爆技术。理论分析与实验结果表明,该抑爆技术不仅对轴向裂纹尤其对环向裂纹都能达到较理想的止裂、抑爆效果。是一种简单易行、安全可靠的延寿技术与工程止裂抑爆方法。