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。     

局部减薄埋地三通塑性极限内压的有限元分析

针对埋地三通外表面局部减薄缺陷,采用弹塑性有限元分析软件ANSYS,研究了单一内压作用下外壁局部减薄埋地等径三通的塑性极限栽荷。考虑几何非线性和材料非线性,分析了缺陷尺寸的变化和位置沿主管底部轴向变化对埋地三通塑性极限载荷影响的变化规律和失效模式,根据腐蚀区的载荷一应变图,对模型的塑性极限载荷进行了预测,研究结果可为含局部减薄等径三通结构设计和安全评定提供理论依据和数值参考。     

含球型凹坑缺陷燃气管道弯管极限载荷的研究

凹坑是埋地管道中常见的体积型缺陷,是一种破坏性较大的局部缺陷,而弯管是埋地管道中的重要管件。应用有限元分析软件ANSYS,对含球型凹坑缺陷的燃气管道弯管在内压载荷作用下进行有限元分析,分析中考虑材料非线性和几何非线性,根据腐蚀区的载荷-应变图,对模型的塑性极限压力进行了预测,并得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律,得到了一些对含缺陷弯管的安全评定有参考价值的结论。     

压力容器大开孔结构的极限载荷分析

为防止压力容器大开孔结构塑性垮塌，保障结构安定性，利用ANSYS软件分别按载荷系数法和塑性垮塌载荷法对某压力容器大开孔结构进行极限载荷分析，采用极限载荷法和弹性应力分类法相结合的方法，结果表明结构满足总体准则、局部准则和安定性要求。给出了大开孔结构极限载荷分析求解过程，可为极限载荷分析法的应用提供借鉴。     

含点蚀缺陷三通管塑性极限载荷分析

三通管在使用中受介质的腐蚀或冲刷而产生局部减薄,从而降低其使用的安全性。因此,采用弹塑性有限元方法,分析了含点蚀缺陷引起的局部减薄对三通管极限载荷的影响。在对常用三通管几何尺寸简化为等径等壁厚的基础上,借助ANSYS软件中的设计语言（APDL）,构建了参数化有限元模型。通过改变三通管及缺陷的几何参数,建立任意含点蚀缺陷三通管的有限元模型,实现三通管分析流程的过程控制。并研究了三通管几何参数对其塑性极限载荷的影响,为压力管道分析及使用安全提供一定的参考。     

含缺陷压力管道安全评定方法研究的现状与发展

含缺陷压力管道安全评定的方法较多,主要有极限载荷控制的塑性失效准则、断裂力学J积分的评定方法、英国R6双判据准则评定方法、美国ASME规范评定方法、参数不确定性缺陷的安全评定方法等.文章对这些方法加以简要的概括和评述,并分析了有些方法之间的区别与联系,同时指出工程化、可靠性和智能化是当前含缺陷压力管道安全评定方法的发展趋向.     

管道拉伸应变极限确定方法

多数现行的管道设计方法都是以应力为基础的,但它不能完全有效解决管道设计的所有问题,特别是地面变形等位移载荷控制下的情形.从国内外管道设计标准和最新的研究进展出发,对处于极限状态的拉伸应变极限的标准进行了对比,并分析了管道拉应变极限的多种控制因素.同时,使用裂纹驱动力的理论,初步分析了拉应变极限估算方法,提出了基于应变的...     

带体积型缺陷压力管道极限载荷的有限元分析

管道在使用过程中会出现各种缺陷,主要以腐蚀造成的体积型缺陷为主。采用有限元弹塑性分析方法,基于Von—Mise屈服准则,对含体积型缺陷的压力管道进行非线性分析,研究腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对压力管道极限载荷的影响。与含腐蚀缺陷管道的水压试验结果及ASME B31G计算的结果进行对比,证明有限元方法在分析腐蚀缺陷管道的可行性。     

测定管道塑性载荷的实验方法

对各种测定Ｔ形接管和弯管在不同载作用下塑性变形的实验技术作了评述，并根据载荷－变形曲线确定相应的塑性载荷的方法加以分析和研究。     

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。     

轨道交通车站站台安全门的受力分析

针对轨道交通车站站台安全门承受的载荷以及如何进行载荷组合等问题,从载荷、风压、温度等方面分析了安全门的受力情况,详细介绍了安全门承载能力极限状态验算的几种方式。     

三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子分析

应力强度因子K1是缺陷结构安全评定参数,三通内拐角椭圆裂纹应力强度因子计算十分复杂。用ANSYS软件建立内压载荷下三通内拐角椭圆裂纹有限元模型,计算了不同几何结构参数下裂纹的应力强度因子K1,拟合了裂纹前缘的形状因子F计算公式。结果表明：内压下三通内拐角椭圆裂纹前缘形状因子最大值出现在主管或支管表面位置;三通主管壁厚增加,形状因子F减小;内压下椭圆裂纹有扩展为圆形裂纹的趋势。     

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。     

20MnMoNb低合金高强度钢厚壁管焊接裂纹的分析处理

文章着重分析处理了20MnMoNb低合金高强度钢厚壁管在焊接过程中发生的裂纹。对厚壁管焊接裂纹产生的原因进行综合性分析后,采用多层多道浅熔深焊接、小热输入焊接方式和选用低匹配的焊接材料来改善焊缝金属组织的韧塑性方法,规范焊接工艺和焊接质量控制,有效地阻止了焊接裂纹的再生,焊接质量较好。     

卸载状态下冻结壁外载的统一解

文章基于统一强度理论,考虑中间主应力的影响,采用卸载状态下冻结壁-周围土体共同作用的冻结壁力学模型,推导得到冻结壁弹性区和塑性区的应力场、位移场,并分别建立了冻结壁弹性极限外载、塑性极限外载、弹塑性外载的统一解,分析了冻结壁的应力场、位移场随半径、强度理论参数的变化规律,讨论了半径比、强度理论参数及冻结壁计算深度对各个统一解的影响。结果表明,半径和强度理论参数对冻结壁的应力场、位移场均有一定程度的影响,考虑中间主应力的影响可得到更精确的计算结果;冻结壁的弹性极限外载、塑性极限外载均随半径比和强度理论参数的增大而增大;弹塑性状态下冻结壁的外载随冻结深度的增大而减小,随强度理论参数的增大而增大;冻结壁的外载比原始水平应力低,是由卸载状态下冻结壁与周围土体共同作用决定的。该结果可为冻结壁的设计及工程应用提供一定的参考。     

注汽管道承压能力评估和实物试验验证

基于失效评估图技术对某注汽管道进行了承压能力评价,给出了管线在不同腐蚀壁厚情况下的极限承压能力和极限裂纹尺寸。并利用实物爆破试验验证了评价方法的安全性和有效性,通过对爆破断口进行宏观和微观分析,发现管段的开裂属于脆性开裂。     

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。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验数值计算分析

文章依据《公路桥梁抗震设计细则》等效塑性铰长度的基本概念,建立了足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验骨架曲线及滞回曲线计算模型,并将模型计算结果与足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果进行了对比分析。结果表明,建立的等效塑性铰模型对足尺桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,能较好地估计桥墩的极限位移及滞回性能,表明了模型的有效性。     

复杂位移边界下地层空洞的稳定性分析

文章采用室内模型试验研究隧道开挖对粘性土层中赋存空洞的变形影响,地层中的赋存空洞的变形模式可分为径向收缩变形、椭圆化变形、竖向沉降变形和水平侧移变形4种及其不同组合。文章应用Airy应力函数法获得了复杂位移边界条件下空洞洞周应力场的精确解答,并根据剪切屈服条件求得地层变形引起的空洞周边塑性区范围,分析了不同变形方式对塑性区分布的影响。结果表明:空洞径向收缩使塑性区由左右两侧发展成闭合环形,且呈对称地向洞周45°斜上方围岩深部扩展;椭圆化变形加剧了空洞顶、底部地层塑性区的扩展;竖向沉降造成空洞顶、底部屈服范围向深部转移扩大;空洞水平侧移使塑性区逐渐向空洞另一侧转移并向围岩深部发展。因此,含空洞地层中城市隧道安全施工的核心问题是对空洞结构的稳定性控制。研究结果对城市隧道建设地层变形的精细化预测、地面塌陷事故预报具有重要意义。