超声波和探地雷达对隧道衬砌病害检测效果研究

为探究无损检测手段对隧道深层病害检测的有效性和适用性,设计了管片试验模型,在模型内设置特定病害,运用超声波和探地雷达对管片模型进行检测,对比分析超声波与探地雷达的检测结果与反应特性,结合Tesseral2D软件模拟试验情况,探讨在不同工况下探地雷达与超声波的检测能力及适用性。结果表明,超声波和探地雷达在双层结构或前后二次浇筑的结构处均会出现反射,但雷达波遇水反射更强,因此适用于检测衬砌背后积水病害,超声波则适用于检测衬砌结构钢筋分布情况。

考虑围岩蠕变特性的南京过江隧道变形规律预测分析

大型水下隧道由于渗漏水风险大、安全控制难,常采用掘进机开挖法施工,并采用管片拼装式结构;接缝众多的管片拼装式衬砌结构变形破坏机理与预测,成为水下隧道设计和安全控制的难点.依托南京市某过江隧道,基于黏弹塑性理论,采用广义指数型应变率蠕变模型,建立了考虑围岩渐进破坏过程的管片拼装式衬砌结构隧道施工全过程三维数值模拟模型,系统分析了接头缺陷位置、接头缺陷程度、掘进力、围岩压力、围岩蠕变性对隧道变形的影响规律,揭示了含管片拼装初始缺陷的水下隧道衬砌结构变形的时空效应.该过江隧道衬砌结构最大拉应力、水平位移及竖向位移的影响因素及其敏感度等级:初始应力>掘进压力>缺陷位置>缺陷程度.大型管片拼装式水下隧道变形安全影响因素及规律复杂,特别是掘进推力、初始应力场、围岩蠕变性之间不存在单一变化规律,建议具体工程应进行具体分析.

换热器管板有限元分析模型研究

建立3种换热器管板有限元分析的简化模型:当量实心板与杆单元模型(模型A);实体管板与杆单元模型(模型B);实体管板与壳单元模型(模型C),通过典型算例,将3种简化模型的计算结果与全实体模型(模型D)进行对比分析。结果表明,模型C管板的应力强度、轴向位移及管束轴向力均与实体模型D较为接近,且得到保守结果,计算精度及效率优势较为明显。

SolidWorks中换热器管板三维参数化设计

在研究了管壳式换热器管板三维建模方法和自动布管原理的基础上,使用Visual Basic和Microsoft Access对SolidWorks进行二次开发,采用系统参数化建模和程序参数化建模相结合的方法对管板进行三维参数化建模。同时,利用修改工程图参考的方法实现了工程图的自动绘制。软件具有良好的适应性、人机交互性及扩充性,提高了设计效率和质量。

管板有限元分析模型与对比

利用多孔板的当量实心板理论,建立了3种管板有限元分析的简化模型:分别将管束简化为弹性基础(模型Ⅰ);与实际管子数量相同的杆(模型Ⅱ);与管束具有相同金属横截面积的若干等厚度同心圆柱壳(模型Ⅲ)。通过典型算例,将这3种简化模型的位移及应力强度计算结果与直接将结构离散化模型(模型Ⅳ)进行对比。结果表明,模型Ⅰ和模型Ⅲ在管板布管区内部具有良好的精度,而模型Ⅱ精度较差。所有3个简化模型在管板布管边缘区均会得到保守解;而在管板的布管区之外及扳边区域,这些模型均具有良好的精度。

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。

凝汽器管板梁带模型端部载荷的计算方法

凝汽器是热电站的主要辅机设备之一,其管板的结构和受力都非常复杂。为了准确分析端部载荷对管板强度的影响,根据凝汽器结构特点,改进了梁带计算力学模型。根据管板受力情况,计算分析得到梁带模型端部载荷(端部力和端部弯矩)的表达式,然后分别通过Heat Exchange Institute(HEI)标准和根据圆弧性水室的特点及凝汽器结构特点求解出端部载荷,再利用矩阵位移法求解出管板梁带受力情况,最后通过某电站实例来验证端部载荷算法的正确性。结果表明:方法能正确计算梁带模型端部载荷,为管板的强度设计提供了一套解决端部载荷的方法,具有工程实际意义。

一种薄管板简化有限元模型

分析了锅壳锅炉薄管板受力情况,认为扳边是设备应力最大部位。针对薄管板受力特点,提出了一种对薄管板扳边部位应力进行数值分析计算的简化模型。在两种工况下对简化模型与3D结构离散化模型进行了有限元应力分析对比,结果表明两种模型对扳边部位应力的计算精度基本相当,满足工程实践的需求。薄管板应力计算简化模型结构简单,易于建模,而且模型规模远小于无简化模型,可以大幅减少计算时间,在直径大、换热管数量多的设备分析中优势更为明显。

舰用冷凝器原模型与畸变模型力学特性研究

针对非对称布管冷凝器双管板结构研究较少的现象,介于实际模型试验时诸条件的限制,采用缩尺比模型试验时,因缩尺导致模型小特征难以加工和试验的情况,基于有限元数值仿真法研究冷凝器双管板基准模型、畸变模型与原模型的力学特性关系。研究表明,基准模型能很好地预测原模型力学性能;畸变模型在一定的畸变尺寸下能较精确地预测原模型力学性能。

高强轻质重整加热炉管板结构优选与优化分析

对流段中间管板作为重整加热炉内对流盘管的关键支撑部件,高强度轻质量的管板结构对于重整加热炉装置大型化的发展具有重要意义。以直板形、波浪形和直板加筋肋形对流段中间管板为研究对象,建立管板结构的三维有限元模型,对管板结构在高温工况下的应力和变形进行分析并进行结构优选。结果表明:相同管排数目、相同开孔数目和相同管板结构尺寸时,采用波浪形对流段中间管板可获得余量最大的管板强度。另外,以管板质量为目标函数、管板厚度为设计变量、管板最大应力为状态变量对管板结构进行了优化设计,管板厚度由25mm减至20mm,质量由517.1kg降至413.6kg,减轻了20%,使之既满足了强度要求又满足了经济性要求。

考虑环向接头影响的盾构管片受力特性试验研究

目前,国内外盾构隧道模型试验研究大多只将环向接头影响考虑为接头处的刚度折减,并未考虑管片在接头处的非连续性,然而相关研究表明,管片接头非连续性对盾构管片受力特性存在不可忽略的影响。为此提出一种“弹簧+螺栓型”接头模型,通过对该模型接头、原型管片接头、开槽型管片接头进行接头刚度折减、非连续性因素下的等效假设理论分析,开槽接头模型能准确代表接头刚度折减、设计接头模型能同时代表接头刚度折减以及接头非连续性的等效条件。在满足上述等效条件的情况下,分别对均质圆环隧道、开槽管片环隧道和设计管片环隧道进行覆土堆载试验,试验结果表明:接头刚度折减对管片结构收敛变形、截面弯矩极值及分布影响很大,但其对管片轴力影响很小;接头非连续性对管片结构收敛变形、截面弯矩极值有较大影响,但对管片截面弯矩分布和管片轴力影响较小。同时由试验数据分析可知,由于管片环向接头的存在使得弯矩分布重新调整,弯矩包络图呈现为“花生形”,且接头布置越密集调整得越厉害,这种情况使得部分管片区域及环向接头处弯矩降低,但管片最大弯矩值反而有所提高。

PLAXIS数值模拟在分离卸荷式钢管板桩码头计算中的应用

选取加纳某钻井设备维修码头为工程实例,利用国际岩土有限元软件PLAXIS软件对分离卸荷式钢管板桩码头进行平面二维与空间三维有限元分析。探讨和对比了该新型码头结构在二维和三维模拟中与土体间的相互作用、前板桩与卸荷平台下桩基的内力与变形、拉杆的拉力等,同时对比了2D与3D简化模型的计算结果,找出不同计算模型下的差异与特点,提出若干模型简化的建议,为其他类似结构计算提供参考。

巧编宏程序解决工件几何中心坐标值问题

针对国外引进的设备在加工几何中心时存在的功能设计缺陷,提出了新的解决措施,并编制出相应的宏程序,解决了生产实践中的具体问题。

核电用钢SA508Gr.4N两段式本构模型的建立及管板终锻火次模拟

采用新一代核电材料SA508Gr. 4N钢的真应力-真应变数据,建立了该材料基于物象的温度、应变及应变速率的两段式流变应力本构模型,引入了相关系数R及平均相对误差AARE,验证本构模型的预测能力,发现相关系数和平均相对误差分别为0. 9915和5. 06%。采用该本构模型进行二次开发,基于Fortran语言编写子程序嵌入DEFORM软件,结合SA508Gr. 4N钢随温度变化的热导率及比热容等实测热物性参数,对核电关键零件管板大锻件的关键终锻火次,包括平锤头展宽、压平凸台及旋转压实3个子工艺进行了系统模拟,分析了在不同工艺参数下,热锻成形过程中的锻件温度场、应力场、等效应变场及最终成形性能,最后得到了合理的锻造工艺方案。