电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土柱轴压性能研究

进行了14根电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验,分析截面高宽比、受火时间和含钢率对其火灾后剩余承载力的影响。试验表明:该类短柱的破坏模态均为局部屈曲、焊缝开裂和混凝土被压碎;试件的剩余承载力随着受火时间或高宽比的增加而降低,受火120 min后该类试件的承载力降低了7.8%~13.9%。接着建立了有限元模型,该模型可很好地模拟实测结果。基于有限元模型开展了理论分析,结果表明初始荷载对该类组合柱的剩余承载力影响较小。参数分析表明当混凝土强度从30 MPa增加到90 MPa时,其强度折减系数降低了15.8%;当截面周长从1 228 mm增加到4 913 mm时,其强度折减系数提高了20.5%;当受火时间从0 min增加到180 min时,其强度折减系数降低了8%;但含钢率、高宽比和钢材强度对其强度折减的影响较小。最后给出了电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的剩余承载力的设计方法。

多裂纹结构剩余强度的均匀设计研究

多部位损伤会造成工程结构剩余强度的大幅下降。为了更好地探索不同因素对工程结构剩余强度的影响能力,以均匀设计的实验设计和有限元分析方法,探索了连通距离、宽度和深度等三个因素对于结构剩余强度的影响,并用非线性拟合得到经验公式。研究结果表明：连通距离在10～20 mm范围内,剩余强度与连通距离成线性关系,在裂纹宽度10 mm、裂纹深度0.75 mm、连通距离从10 mm增大到20 mm时,剩余强度从352.8 MPa增加到388.6 MPa;剩余强度与裂纹宽度在5～10mm的范围内成线性关系,在连通距离20 mm、裂纹深度0.75 mm、裂纹宽度从5 mm增加到10 mm的过程中,剩余强度从360.8 MPa增加到388.6 MPa;剩余强度与裂纹深度成四次多项式关系,裂纹深度从0.25 mm增加到0.75 mm的过程中,剩余强度的降幅大于40 MPa,其影响能力明显大于前两者。研究结果对于工程结构剩余强度的评估提供了有价值的参考。

高压模拟试验舱的设计及强度分析

高压模拟试验舱能为海洋石油装备提供高压条件下的水密性检验、承压强度检验和疲劳检验,为海洋水下装备关键零部件的深水测试提供硬件条件。依据JB 4732标准设计了一种承压60 MPa的高压舱,依据其特点开发了高压舱分析软件。利用开发的软件对高压舱进行参数化建模和有限元分析,并依据分析结果对高压舱各部件的尺寸进行优化,同时利用单元生死技术对高压舱的焊接过程进行了模拟。分析结果表明,高压舱的最大外径4 786 mm,高度7 500 mm,圆筒体和封头材料选用35Cr Mo材料;焊接过程中高压舱径向膨胀2.233 mm,冷却时径向收缩4.583mm;焊接结束时高压舱残余应力为955 MPa,需进行时效处理以减小残余应力。

汽车差速器非圆齿轮的等强度设计

提出了一种汽车差速器非圆齿轮的等强度设计的方法。非圆齿轮可以传递周期性变化的转矩,因此,每个齿承受载荷不等,对齿轮寿命产生不利影响。文中设计了汽车差速器非圆齿轮,该齿轮在节曲线上齿厚相等,基于有限元方法计算一对啮合齿轮每个齿的接触应力和弯曲应力,根据应力大小分布规律,重新进行非圆齿轮轮齿厚度和齿廓一对一设计,使大小齿轮及单个齿轮各齿受力更均匀,达到等强度目的。新设计的非圆齿轮应力计算证明了该设计方法的有效性。

均匀腐蚀油管剩余强度ABAQUS有限元分析

油管腐蚀问题日益严重,是影响油田生产安全的主要因素之一。其中,均匀腐蚀是导致油气管道失效的主要形式,但对于油管的腐蚀评价难以得出明确、直接的评价标准。因此,应用ABAQUS软件建立了20种均匀腐蚀损伤油管三维模型,模拟并得到了88.9 mm油管均匀腐蚀缺陷深度、位置、环向宽度、轴向长度对油管剩余强度的影响规律。研究结果表明:均匀腐蚀深度增加,油管剩余强度快速减小,均匀腐蚀深度0.5~2.0 mm范围内,外壁均匀腐蚀油管剩余强度下降约41 MPa,内壁均匀腐蚀油管剩余强度下降约33 MPa;与外壁均匀腐蚀相比,内壁均匀腐蚀更危险;当均匀腐蚀环向宽度逐渐增加(100—140 mm)时,油管剩余强度几乎处于平稳状态,整体上有轻微下降,当油管均匀腐蚀轴向长度增加(100—140 mm)时有相同的规律性特点。

基于有限元的含均匀腐蚀缺陷油气管道剩余强度

针对油气管道随服役年限延长腐蚀日益严重的问题,运用有限元分析软件ANSYS Workbench,对含均匀腐蚀缺陷的金属油气管道进行综合分析,研究轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、相邻腐蚀间距等对管道剩余强度的影响。分析表明:(1)轴向腐蚀缺陷越长,管道剩余强度越小。(2)当环向腐蚀缺陷长度较长时,对管道的剩余强度影响不大,当环向腐蚀缺陷较短时,可以将缺陷近似视为裂纹处理。(3)随着腐蚀深度的增加,管道剩余强度迅速减小。(4)对于两相邻轴向腐蚀缺陷,当轴向间距小于20 mm时,可将两个缺陷视为一个整体缺陷计算管道剩余强度;当腐蚀缺陷轴向间距大于20 mm时,则分别计算两个缺陷对应的管道剩余强度,取其中较小值。