关于管道裂纹应力强度因子的计算

论述了管道裂纹（包括轴向裂纹和纵向表面半椭圆裂纹）在复杂应力条件下应力强度因子计算的权函数方法。分析和算例表明，该方法可准确、有效地计算管道裂纹在各种应力条件下的应力强度因子。     

焦散线法测量Ⅰ型裂纹应力强度因子

通过透射式焦散线实验方法对三点弯梁的底部裂纹应力强度因子进行测量,获得反映应力强度信息的焦散斑图,测量出焦散斑特征尺寸—焦散斑最大直径。通过焦散线方程建立的焦散斑特征尺寸与应力强度因子K1之间的关系,确定了含有Ⅰ型裂纹的三点曲梁在载荷作用下裂纹尖端的应力强度因子,与理论值比较结果符合得很好。     

圆管外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的有限元研究

采用1/4节点奇异单元,建立了求解圆筒外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学分析模型,分析了应力强度因子随圆筒外径与内径比k=ro/ri、椭圆率a/b及裂纹的相对深度a/t的变化规律,并结合VB编制出了求解圆筒外表面椭圆裂纹应力强度因子的自动分析软件。     

厚壁弯头及锻造三通的应力测定

介绍了加氢裂化装置加热炉出口弯头及锻造三通的应力测试过程，分析了内压作用下弯头壁厚变化及椭圆度对应力分布的影响，通过测试结果与理论计算比较，对弯头和三通以及直管作了强度评价。     

弯管内壁环向裂纹应力强度因子K_I有限元分析

应力强度因子KI是缺陷结构安全评定的必要参数。利用有限元分析软件ANSYS自顶向下建模方法得到弯管内壁环向裂纹模型,并对KI进行计算与分析。结果表明:随裂纹深度a及裂纹半角θ的增大,KI都是先增大后平缓;KI与纵向裂纹角θ1无关;KI随环向裂纹角θ2的变化有3个波峰,自弯管外侧起分别为60°、180°与300°。因此,当a>4 mm,θ>20°且裂纹位于θ2的波峰位置时,结构处于最危险状态,需给予足够关注。     

拱肩裂纹对隧道稳定性影响的数值分析与试验研究

文章利用Abaqus软件,分析了拱肩裂纹对直墙拱形隧道整体稳定性和强度的影响,归纳了模型的破坏规律;数值模拟计算出了隧道周边各点的Tresca应力和裂纹尖端的应力强度因子YI和YⅡ,并采用模型试验对模拟结果加以验证。结果表明,拱肩处的贯通裂纹会降低直墙拱形隧道的整体稳定性及强度,随着裂纹与侧壁夹角θ的变化,裂纹对隧道的影响程度有所不同,当θ=130°时,裂纹对直墙拱形隧道的整体稳定性及强度影响最大,裂纹尖端的无量纲应力强度因子YⅡ也最大,应力集中现象最为明显。     

圆柱分支管Y型三通相贯线的计算及应力集中区域

建立了圆柱分支管Y型三通的主管相贯线处的周长不变的条件 ,确定了相贯线为椭圆。给出了由已知主管相贯线处直径确定分支管直径和椭圆周长或反向求解的计算公式 ,讨论了精度。并用ANSYS程序计算确定了应力集中的区域。     

应力吸收层的有限元模拟分析

为研究荷载作用对应力吸收层厚度和模量的影响,文章采用二维有限元对应力吸收层进行了下基层裂缝尖端I型和II型应力强度因子的计算。结果显示:车辆荷载作用不易导致半刚性基层裂缝上的沥青层发生张开型的反射裂缝;未设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子比设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子大0.011 6 MPa·m~(1/2),应力吸收层结构削减了基层裂缝尖端剪应力的奇异性,可以延缓基层既有裂缝向沥青扩展;半刚性基层裂缝尖端应力集中因子KⅡ的大小对于应力吸收层的材料模量比结构厚度更为敏感。综合考虑应力吸收层的应力吸收功能,应力吸收层厚度推荐为2cm,而应力吸收层模量的选择则推荐为400~600 MPa。     

内压载荷下X80管道裂纹应力分布规律研究

为了研究内压作用下管道裂纹应力场分布规律,以含有表面裂纹的X80管道为研究对象,对不同形状、不同方向、不同内压、不同尺寸的含裂纹管道进行仿真分析和实验验证。结果表明:裂纹尖端处应力远大于裂纹中心应力。裂纹形状对应力影响作用较小,随着裂纹方向与管道轴向夹角增大,裂纹尖端应力先增大后减小,随着管道内压、裂纹深度、裂纹长度的增大,裂纹尖端处应力随之线性增大。其中,裂纹长度对裂纹尖端应力的影响小于管道内压和裂纹深度。     

碎石层抑制反射裂缝疲劳扩展的力学机理分析

从疲劳断裂力学的角度,采用Drucker-Prager模型,对碎石层的防反机理进行模拟,分析了不同层间结合状态对面层底部反射裂缝应力强度因子的影响,并对设/不设碎石层的防反效果进行了比较,最后对应力强度因子随碎石层结构参数的变化规律进行了敏感性分析。     

温度荷载下沥青路面表面裂缝扩展的数值模拟

文章基于线弹性断裂力学的有限元法,对沥青路面开裂以后的温度应力及裂缝在温度作用下的扩展规律、裂缝尖端的应力强度因子及其与路面温度分布和路面材料特性等参数之间的关系进行了数值分析。结果表明,合理设计沥青面层的厚度和优选温缩性小的路面材料是提高沥青路面抗裂性能的重要方法。     

波纹管膨胀节的设计与选用

波纹管膨胀节是一薄壁挠性元件,在内压作用下能够吸收热膨胀或机械运动引起的位移,U形膨胀节应用最广泛。膨胀节材料选用主要取决于工作条件、环境和经济性;应力校核应满足各项条件,否则需调整结构尺寸,重新进行应力计算,同时给出了膨胀节参数与其性能之间的影响规律;膨胀节的制造以液压成形为好,尽量采用整体成形,且按照要求进行相关热处理,焊接时根据材料不同选择合适的焊接方法,以保证波的形状和表面质量。     

含轴向内表面裂纹管道极限载荷有限元计算

获得结构的极限承载能力,是结构极限分析的基本任务。利用三维弹塑性有限元技术,通过新的极限载荷确定方法一停机点法,对内压作用下含轴向内表面裂纹管道的极限载荷进行了系统的计算与分析。结果表明：无量纲极限内压（pB／pP）主要和裂纹深度与管道厚度比（A／T）、管道厚度与直径比（T／DO）有关,裂纹长度与管道直径比（L／DO）对其影响可以忽略。建立了含轴向内表面裂纹管道无量纲塑性极限内压数据库,可供缺陷管道安全评定时参考。     

碳纤维加固病害RC梁的力学性能研究

文章运用ANSYS软件,建立“实体一弹簧．壳”的有限元模型,对碳纤维板加固带有初始裂纹的纯弯曲病害钢筋混凝土梁（RC梁）的力学性能进行研究。结果表明：经碳纤维板加固后,病害RC梁的极限承载力、钢筋屈服荷载、开裂后的整体刚度均有明显提高,且碳纤维板越厚,加固效果越显著。此外还能有效抑制裂纹扩展、改善梁底受力状况,减小裂纹尖端应力强度因子,提高构件剩余疲劳寿命。     

移动荷载作用下沥青路面表面裂缝应力强度因子分析

文章结合沥青面层和半刚性基层间的摩擦接触状况,分析沥青路面表面裂缝应力强度因子的变化规律,探讨了不同的面层厚度、不同的面层和基层模量以及不同的裂缝深度对应力强度因子的影响,为改进沥青路面的抗裂设计方法和表面裂缝的养护维修提供理论参考。     

内压标准椭圆封头成型最小厚度的确定

在考虑不同因素的情况下,内压标准椭圆封头成型最小厚度也有所不同。若考虑不周,一方面会给设计带来不安全的风险,另一方面也会造成浪费,科学、合理地确定内压标准椭圆封头成型最小厚度是非常必要的。文中对内压标准椭圆封头成型最小厚度进行了全面分析,考虑强度条件、开孔补强及内压弹性失稳3个因素,分别给出了内压标准椭圆封头成型最小厚度的计算方法,3种情况下封头成型最小厚度的最大值,即为内压标准椭圆封头成型的最小厚度。     

制氢转化炉下猪尾管断裂失效分析及解决方案

利用有限元软件ANSYS模拟分析制氢炉上、下猪尾管在操作工况下由内压和高温分别引起的变形及其应力分布,确定下猪尾管危险截面,找到导致其断裂的主要因素,并以此为依据对制氢炉炉尾管进行改进,让上猪尾管承担一定的应力.最后,对改进后的制氢炉结构进行设计强度校核,以确保制氢炉长周期安全运行.     

卡箍式快开结构的设计与疲劳分析

文中设计的高压卡箍式快开结构与多层包扎筒体相连接,属于径向自紧式密封结构,具有优良密封效果。在对其进行常规计算并初步确定主体结构尺寸后,运用有限元软件ANSYS建立了相关的静力计算模型,计算了设计工况下卡箍式快开结构各部件的应力。采用线性处理方法,按照JB 4732—1995(2005年确认),对上平盖、卡箍、筒体端部各个危险截面处进行了应力强度评定和疲劳分析。经计算合格后,确定了卡箍式快开结构各部位的结构尺寸,使其同时满足结构静强度和疲劳强度的要求。