新型不锈钢管固废混凝土构件受弯性能研究

进行了6个不锈钢管混凝土试件的纯弯试验研究,分析了在弯曲荷载作用下,混凝土类型和截面形状对新型S35657奥氏体不锈钢管混凝土构件的破坏模态、荷载-变形关系、抗弯刚度与承载力的影响规律。试验结果表明:固废混凝土对新型不锈钢管混凝土纯弯构件的整体破坏模态影响不大,但固废混凝土有利于提高构件的抗弯承载力与刚度。随后建立了不锈钢管固废混凝土纯弯构件有限元模型并验证了既有材料模型的适用性,最后分析了各规范抗弯承载力计算方法的适用性和预测精度。

限制接触切削过程力热特性仿真及试验研究

316L奥氏体不锈钢因其优良的力学性能和耐腐蚀性在航空航天领域被广泛应用,但其加工硬化现象严重,刀–屑接触环境恶劣,导致刀具寿命严重缩短,影响加工效率。本文将通过有限元仿真与试验相结合的方法研究限制接触刀具对切削过程中力与热特性的影响。通过建立限制接触切削的有限元仿真模型,探究加工参数和限制接触参数对切削性能的影响,并阐明了变限制接触结构在切削过程中的作用机理。结果表明,变限制接触结构能有效减小切削力与切削温度,并改善奥氏体钢的切削性能。其中梯形限制接触结构改善切削性能效果最好。该结果在切削试验中得到验证,并证明了有限元仿真的可靠性,为新型限制接触刀具结构的优化提供理论基础。

奥氏体不锈钢管窄间隙焊接残余应力分布及径厚比影响研究

采用轮廓法试验测试和有限元数值模拟研究φ273 mm×28 mm的316L奥氏体不锈钢管窄间隙多道焊接残余应力的分布特征,并基于数值模拟研究了不同径厚比对管环焊缝残余应力的影响规律。结果表明:计算得到的环向应力和轮廓法测试结果在焊缝内部的分布趋势相近;焊缝区环向应力和轴向应力沿厚度方向呈现“弯曲型”分布特征,即内壁附近的焊缝及邻近区域为压缩应力,外壁区域为拉伸应力。厚度不变的情况下,随着径厚比R/t增大,焊缝区域的环向拉伸应力区略增大,压缩应力区减小;而内壁附近的轴向压应力值减小,外壁附近的轴向拉应力值也减小,沿厚度方向的轴向应力向“自平衡”应力状态转变。

某核电厂500 kV母线上承压螺母的断裂原因

某核电厂500 kV母线上的承压螺母发生断裂失效,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试、断口形貌观察以及能谱分析等方法,对螺母的断裂原因进行分析。结果表明:开裂螺母材质为奥氏体不锈钢,由于碳含量较高,在晶界处析出了大量碳化物,造成晶界贫铬,提高了应力腐蚀敏感性。此外,螺母在生产加工过程中还存在加工硬化,进一步增加了螺母的应力腐蚀敏感性,同时,螺母所用原材料中存在较多B类和D类非金属夹杂物,促进了裂纹的萌生和发展。在海洋大气和预紧力共同作用下,最终导致螺母发生沿晶应力腐蚀开裂而失效。

应变强化奥氏体不锈钢压力容器的变形规律研究

在对常规压力容器实施应变强化工艺过程中,容器将经历弹性变形和塑性变形两个阶段。当容器发生塑性变形时,其变形量对压力的响应较为敏感,因而合理控制容器的变形量是实施应变强化工艺的关键环节之一。在压力容器主要部位粘贴电阻应变计,测定相应部位的弹性变形量与逐级施加的应变强化压力之间的关系,并将得到的变形量数据作为后续验证有限元计算可靠性的依据。在塑性变形阶段,通过有限元分析容器的圆筒、封头和接管周边区域在应变强化压力作用下的整体变形规律,并研究各部位发生最大变形量的位置。结果表明:容器的局部最大变形量为8.24%,出现在接管根部内侧,符合现行标准规定的局部最大变形量不超过10%的要求。

张力对冷轧304奥氏体不锈钢薄板板形影响的数值模拟

为研究张力对单道次冷轧304奥氏体不锈钢薄板(/%:0.053C、0.55Si、1.50Mn、0.030P、0.002S、17.02Cr、8.01Ni、0.50Cu、0.08Mo)板形的影响,基于显示动力学有限元法,采用ANSYS/LS-DYNA软件对2 mm薄带钢的4辊轧机冷轧过程进行模拟和分析。结果表明,在压下量为0.06 mm,前张力13～40 MPa,后张力1～18MPa的轧制工艺下,轧后板带边部主要受压应力作用,中问部分受拉应力作用,带钢将产生微小的边浪;前张力由15 MPa增大至21 MPa时,带钢沿板宽方向应变值趋于均匀,增大前张力可改善带钢的平直度,后张力增大亦有助于改善板形,其效果较前张力明显。

核电用316LN奥氏体不锈钢延性断裂阈值研究

在Gleeble-1500D模拟机上对核电用316LN奥氏体不锈钢的热拉伸行为进行了研究,获得了钢在变形温度900~1200℃、应变速率0.01~1 s-1条件下拉伸变形的真应力-真应变曲线。通过Deform-3D有限元软件模拟了热拉伸过程,利用迭代法对试样颈缩后对应的真应力-真应变曲线进行修正。对试样颈缩前塑性变形部分对应的真应力-真应变数据拟合处理,得到了不同变形条件下316LN奥氏体不锈钢的硬化指数。将修正后的真应力-真应变曲线和计算得到的硬化指数导入Deform-3D软件中模拟热拉伸过程,计算得到了316LN奥氏体不锈钢热变形时的断裂阈值。

不锈钢管内壁腐蚀层厚度的涡流检测仿真

针对耐热奥氏体不锈钢内壁腐蚀层厚度测量难的问题,建立了典型腐蚀状态下奥氏体不锈钢结构的有限元仿真模型,提出了采用低频涡流检测内壁腐蚀层厚度,并用高频涡流测量外壁氧化层厚度以对低频检测结果进行修正的检测方法.结果表明,腐蚀层厚度增加会引起低频涡流检测信号幅值和阻抗模的增加,而外壁存在的氧化层会对检测信号造成干扰.腐蚀层厚度和氧化层厚度对涡流检测信号影响的变化规律与仿真结果具有一致性.

加氢换热器热电偶套管泄漏失效分析

采用化学成分分析、金相分析、宏观与微观断口分析以及有限元分析等方法,对某石化厂重整车间加氢换热器热电偶套管接管处的泄漏原因进行了分析和研究。分析结果表明,由于接管材料的含碳量过高,在进行焊接加工时,焊接热影响区过饱和的碳从奥氏体中析出而形成碳化铬,碳化铬的形成使得很多晶界处成了极端贫铬区,这些区域在一定的介质条件下发生了晶间腐蚀,产生了微观孔洞。在工作压力的作用下。这些孔洞发生沿晶扩展,当这些孔洞相互连接、内外贯通后,就发生了泄漏。针对泄漏发生的原因,采取了相应的处理措施,抑制了换热器的腐蚀。

三辊行星轧制含铋奥氏体不锈钢棒材的工艺参数优化

为解决含铋(Bi)奥氏体不锈钢棒材在三辊行星轧制中的芯部开裂问题,本文采用Brozzo延性断裂准则和有限元模拟方法,确定了三辊行星轧制含Bi不锈钢棒材的断裂阈值,采用5因素、4水平正交实验对材料延性断裂行为的影响因素进行极差分析,获得了一组最佳轧制工艺参数,即:加热温度1200℃、摩擦系数0.4、轧辊轴线与轧件轴线偏转角度6°、轧辊与轧件倾斜角54°、轧辊转速60 r/min,利用优化参数进行现场轧制,结果显示,所得含Bi奥氏体不锈钢轧件芯部无明显裂纹。

奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元分析

通过11组33个奥氏体不锈钢筋混凝土中心拉拔试验,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、混凝土强度及配箍率对试件破坏现象、黏结应力-滑移曲线、极限黏结强度的影响,并与1组3个普通碳素钢筋混凝土试件、1组3个铁素体不锈钢筋混凝土试件进行对比,分析3种类型钢筋与混凝土黏结性能的差异。基于试验数据,统计回归出奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结强度的计算公式。运用ABAQUS有限元分析软件,对不同锚固长度拔出试件进行非线性有限元模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:奥氏体不锈钢筋与混凝土的极限黏结强度要略低于普通碳素钢筋,但略好于铁素体不锈钢筋;荷载-位移曲线和极限荷载值与试验所得结果吻合较好。

焊接热源功率和速度对GTAW焊接接头残余应力的影响

使用有限元计算方法对06Cr19Ni10奥氏体不锈钢钨极氩弧焊焊接接头进行温度场和残余应力场分析。建立焊接移动热源模型,基于FORTRAN语言使用ABAQUS有限元子程序DFLUX进行编译加载,在焊接线能量400J/mm下获得了最佳接头尺寸。通过等比例改变焊接热源功率和焊接速度研究了温度场和残余应力场变化规律。结果表明:随着焊接热源功率和焊接速度的增加,焊缝中心峰值温度上升,随横向距离的增大,峰值温度差异性减小;而纵缝上残余应力分布变化较小,横缝上残余拉压应力增大。

基于多截面试样对316L不锈钢高温蠕变特征研究

通过多截面试样蠕变实验方法对316L奥氏体不锈钢600℃蠕变行为进行研究,并基于多截面蠕变实验结果,结合复合时间硬化蠕变本构模型、反向有限元方法以及神经网络方法,建立了316L奥氏体不锈钢蠕变本构模型。该蠕变本构模型预测的蠕变曲线与标准蠕变实验方法得到的蠕变曲线吻合。多截面蠕变实验方法能够通过单根多截面蠕变实验获得多载荷下的蠕变实验结果,从而提高蠕变实验效率。

基于ANSYS/LS-DYNA的奥氏体不锈钢切削模拟

运用通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对奥氏体不锈钢切削加工过程进行模拟,结果表明:切屑的分离机理是工件上靠近刀尖两侧剪应力较大,但方向相反;切削过程中最大等效应力带要扩展到切削表面以下,这是造成已加工表面加工硬化的原因之一;剪切面上的温度几乎相等,垂直剪切面方向的温度梯度很大,切屑底层的温度分布比较均匀。

循环荷载下奥氏体型和双相型不锈钢材料本构关系研究

为研究循环荷载下不锈钢材料的本构关系,对奥氏体型S30408不锈钢和双相型S220503不锈钢材料进行了单调拉伸和大应变超低周循环加载试验。采用三种常用的单调拉伸本构模型对所得应力-应变曲线进行拟合,得到相应单调荷载下材料本构参数;采用Ramberg-Osgood本构模型对循环骨架曲线进行拟合,得到材料循环强化参数;利用Chaboche塑性本构模型,标定了两种材料的循环本构参数。结果表明:在单调拉伸荷载下,G-R-O本构模型更适用于拟合不锈钢材料的单调拉伸本构;在循环荷载下,不锈钢材料滞回曲线饱满,且随着应变增大,两种材料在加载后期均表现出了明显的循环强化现象;Ramberg-Osgood本构模型对骨架曲线拟合较好,有限元计算结果和试验滞回曲线吻合度高;表明该文标定出的强化参数、循环本构参数可用于结构体系地震响应分析之中,为准确分析不锈钢结构在地震作用下的受力性能提供参考。

奥氏体不锈钢焊缝超声衍射时差法检测的有限元仿真及应用

基于有限元方法建立了奥氏体不锈钢焊缝超声衍射时差法(TOFD)检测过程的数值模型,结合试验方法分析了超声波与焊缝组织结构的相互作用机理,提出降低焊缝散射噪声干扰的探头布置方法。结果表明,有限元模型可模拟超声波在奥氏体不锈钢焊缝中出现的各向异性特征,包括声场扭曲、声能散射和衰减现象。结合检测试验证明,通过改变探头检测面,可降低焊缝组织结构对TOFD检测信号的不利影响。

加工硬化和退火软化效应对316不锈钢厚壁管-管对接接头残余应力计算精度的影响

采用数值模拟和实验相结合的方法研究了加工硬化和退火软化效应对316不锈钢厚壁管-管对接接头残余应力计算精度的影响。基于通用有限元软件Abaqus开发了新的动态退火模型,研究了应变硬化模型(各向同性硬化模型和Chaboche混合硬化模型)和退火模型(阶跃退火模型和动态退火模型)对Satoh数值实验中应力和累积塑性应变在多重热循环条件下的形成过程与机理的影响。同时,采用2D轴对称模型计算了管-管对接接头的温度场和焊接残余应力分布,并分别与焊接热循环实验数据和由切片法、固有应变法和深孔法测量得到的残余应力结果进行对比与验证。结果表明,退火软化效应对累积塑性应变和焊接残余应力的形成过程有显著影响,不考虑退火软化效应的残余应力模拟结果与实验值相比明显偏高。新开发的动态退火模型的计算结果与实验数据吻合良好,具有较高的计算精度。当考虑退火软化效应时,采用各向同性硬化模型可以获得较精确且偏保守的计算结果,而采用Chaboche混合硬化模型的焊接残余应力计算精度更高。对于316不锈钢而言,当采用阶跃退火模型时,建议将退火温度设定为900~1000℃。