内压荷载下油气管道轴向双裂纹疲劳扩展研究

油气管道内表面轴向裂纹扩展是管道断裂的主要原因之一,内壁裂纹多以成对或裂纹群的形式出现。因此,管道内表面双裂纹的相互作用需要重点关注。文中利用线弹性断裂力学理论,基于ANSYS Workbench平台建立了含双半椭圆型轴向内壁裂纹的三维有限元管段模型。通过模型,详细分析了双裂纹深径比及周向间距变化时其相互作用的程度,绘出了裂纹在各阶段扩展时的扩展路径并比较了其各自的疲劳扩展寿命。数值模拟结果表明,双裂纹的周向间距与双裂纹的扩展路径及疲劳寿命密切相关。

管道轴向双裂纹夹角对尖端应力强度因子的影响

管道裂纹应力强度因子的分析是裂纹是否扩展判断和管道疲劳断裂计算的关键.应用通用有限元软件ANSYS对不同管道外径、裂纹尺寸、不同夹角下含轴向双裂纹管道裂纹尖端应力强度因子进行了计算.结果表明,管道和裂纹尺寸确定时,裂纹尖端应力强度因子随裂纹间夹角增大而增加;管道尺寸确定时,随着裂纹长与壁厚比增加,夹角对裂纹尖端应力强度因子影响增强.通过分析夹角对双径向裂纹应力强度因子的影响,为工程实际中合理地判断裂纹扩展可能性和精确地进行管道疲劳断裂计算提供参考.

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式。根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析了不同因素改变时厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子的变化规律。分析结果表明,厚壁筒壁厚比、裂纹深度比及裂纹夹角对双轴向表面裂纹尖端应力强度因子都有不同程度的影响,证明了厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式的合理性,对工程实际中精确计算含双轴向表面裂纹厚壁筒结构中裂纹扩展速率及合理评价含厚壁筒结构安全性具有参考价值。

混凝土轴拉试件裂缝亚临界扩展量简化计算方法

目前,轴拉试件断裂参数存在计算繁琐的问题。针对轴拉试件断裂研究,结合已有的试验数据,提出了计算轴拉试件裂缝亚临界扩展量Δa简化计算公式,免去了计算中反复迭代过程,从而大大简化裂缝亚临界扩展量Δa计算过程。对于轴拉试件可以较方便的计算双K参数,具有较高的精度。因此,简化方法在轴拉试件缝高比α=0.1～0.4范围内满足手算要求。

爆炸复合321/Q370qD双金属板对接接头的疲劳性能

采用轴向脉动拉伸疲劳试验，研究了爆炸复合321／Q370qD双金属板对接接头的疲劳性能。通过数理统计计算，获得了50％及97．7％两个置信度下试验材料的S—N曲线方程及据此确定的疲劳强度（2×10^6次），两个置信度下的疲劳强度均高于设计指标。对疲劳试样断口进行了观察，结果显示：疲劳裂纹大都起始于复合板对接接头的基层，个别起始于复层；裂纹稳定扩展区具有明显的疲劳辉纹，瞬断区具有典型的韧窝特征。断裂力学分析表明：疲劳裂纹起始于复合板不同组分的驱动力与复合板对接接头不同组分的循环屈服强度和弹性模量的乘积有关。

裂纹型缺陷对套管承载能力影响研究

套管裂纹缺陷中最危险的是表面裂纹,可分解成表面周向裂纹和表面轴向裂纹问题。采用能量差率方法,将裂纹的三维问题转化为二维问题,获得了关于裂纹张开位移的伯努利方程的简化封闭解,导出了空心圆管内、外表面的周向半椭圆表面裂纹在轴向拉伸载荷作用下的应力强度因子的封闭解,并在实例中用双边界元法证明了封闭解的正确性;对轴向裂纹的应力强度因子,比较了经验公式求解与双边界元计算的结果;分析了工程实例中裂纹缺陷对套管安全的影响。

含双边轴向裂纹N18锆合金薄壁管的蠕变裂纹扩展行为研究

通过对含双边轴向裂纹管(DEAT)试样及其加载装置进行设计,基于能量等效和载荷分离原理获得了DEAT试样的能量率回路积分(C^*积分)表达式,从而建立了含轴向裂纹薄壁管的蠕变裂纹扩展速率测试方法。基于此方法,采用DEAT试样完成了N18锆合金薄壁管在350℃不同载荷水平下的蠕变裂纹扩展试验。结果表明,蠕变载荷会显著影响N18锆合金的蠕变裂纹扩展速率;蠕变裂纹扩展可分为稳态扩展和快速扩展2个阶段;蠕变裂纹扩展速率(da/dt)与C^*积分存在良好的幂律关系,可用于预测N18锆合金管蠕变裂纹扩展行为。