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为评估现有结构完整性评定规范中裂纹合并准则的保守性,采用有限元分析技术预测循环载荷下含一对等大半椭圆表面裂纹的有限厚度平板的疲劳寿命。采用两种不同材料(304不锈钢和16Mn R钢)参数,对不同初始深度比、形貌比、最小间距的22组裂纹平板的剩余寿命进行了预测,并讨论了现有的三类合并准则和一种由本文提出的合并准则的保守性。与利用考虑干涉直接计算得到的剩余寿命相比较,其结果表明,现有合并准则的保守性与裂纹相对板厚的尺寸密切相关。在初始裂纹深度较大的情况下,BS 7910和ASME建议的合并准则可能会得到不保守的结果,而A16,API 579-1和GB/T 19624—2004建议的合并准则过于保守。建议当两裂纹的最小间距与平均裂纹深度相等,即s=(a_1+a_2)/2时,可将两个表面裂纹表征为一个大裂纹。最后,通过对裂纹扩展速率公式中材料参数的敏感性分析,发现合并准则的保守度还与所用材料的裂纹扩展速率有关,其中Paris公式中的指数n起关键作用,而系数C的影响甚微。
进行了国产Q345R钢在韧脆转变区的拉伸试验、夏比冲击试验和落锤试验,分别采用单温度法和多温度法获得1英寸厚CT试样的Master Curve曲线,并和ASME,API以及BS等规范中断裂韧性估算公式进行对比。结果表明,单温度法和多温度法获得的参考温度T_0基本一致,大约为-105℃。主曲线法能够很好地包络各种估算公式推断出的断裂韧性与温度关系曲线,并且在足够保守的前提下,比ASME的K_(IC)下包络线更具经济性和灵活性。
塔器的模态参数是影响设备动力学特性的重要指标,如何准确方便地获取塔器的模态参数是亟待解决的问题。首次将环境激励法用于塔器的参数识别,通过结合随机减量技术,从塔器的加速度响应信号中提取了模态参数。模拟计算与现场测试结果表明本文的方法易实施、精度高,具有工程应用价值。此方法可为今后塔器模态参数的测量和识别提供参考。
将两种现行的热流强化换热技术结合起来,提出螺旋内肋扭曲管这一新型强化换热管,利用ANSYS ICEM CFD对该强化换热管进行网格划分和网格独立性考核,利用Fluent分析比较了螺旋内肋扭曲管、扭曲管和圆管3种换热管的雷诺数Re在2300~50000范围内的换热和流阻性能,得出其努赛尔数Nu、阻力系数f、等泵功准则下综合评价指标PEC及热势容差-火积耗散ΔE的变化关系,结果表明,螺旋内肋扭曲管具有优于扭曲管的综合换热性能,具有较好的研发潜力和较高的工程应用前景。
为满足网壳储罐大型化过程中网壳顶与罐壁连接处的安全性要求,基于已有的网壳支座,提出了一种结构简单、受力明确的新型网壳储罐支座结构。借助ANSYS建立了大型网壳储罐的整体模型,对比分析了采用新型支座结构与直接焊接结构的网壳储罐在强度、刚度、整体稳定性等方面的性能表现;运用ANSYS Workbench优化工具,对新型支座结构的主要尺寸进行了优化设计。研究表明:与直接焊接结构相比,新型支座结构可通过构件间转动、释放网壳顶中的不利应力、改善连接处应力分布,可适用于大型拱顶网壳储罐;同时经优化设计,提高了新型支座结构的经济性和轻量化。
比较与讨论ASMEⅧ-2,API Bulletin 2U和EN 13445-3规范中带小加强圈外压圆筒设计方法的异同点。引用文献中失效形式为整体屈曲的带小加强圈外压圆筒的试验数据,并以此为算例,得到临界压力的试验值与按各规范求得的许用外压的比值(称为安全裕度)。分析结果表明,各规范的安全裕度大多数小于3.0,其中按ASMEⅧ-2规范计算得到的安全裕度的平均值为2.77,标准差为1.44;根据API Bulletin 2U计算得到的安全裕度的平均值为2.84,标准差为0.35;根据EN 13445-3计算得到的安全裕度的平均值为2.21,标准差为0.42。
强度、疲劳与稳定性是波纹管的主要力学性能指标,在波纹管设计过程中必须全面考虑。建立外压和轴向拉伸位移作用下的波纹管有限元模型,采用ASMEⅧ-2中极限载荷分析、屈曲分析以及弹塑性疲劳分析方法进行计算。结果表明,极限载荷分析可以较为准确地确定波纹管的极限载荷,且对波纹管设计参数和结构尺寸没有限制;屈曲分析可以确定波纹管失稳上限载荷;弹塑性疲劳分析可以预测波纹管的失效位置和疲劳寿命。本文的计算研究对波纹管设计具有一定的参考价值。
为了减少管壳式换热器有限元分析模型引起的误差以及避免其案例误导,根据工程实际,分别从四方面讨论了换热器非均匀性静载荷与结构变形行为之间的关系。首先是轴向非均匀性静载荷,具体包括作用到管板的4种轴向非均匀工况;第二是横截面的非均匀载荷,包括管程轴向偏流、管程径向偏流、壳程非均匀进出口偏流、壳程径向的非均匀热载荷和壳程冷凝等5种工况;第三是管程非均匀热载荷,包括单管程管间温差、两管程温差、四管程温差等3种工况;第四是设备大型化的非均匀载荷,包括非均匀流态、自重和结构等3种情况。
分析了焊接绝热气瓶用安全阀的检测项目和检测方法,阐述了当前存在的安全阀低温性能技术难点,提出了在低温下安全阀的回座压力、开启高度测定和排量测试等关键检测技术,并给出了相关的测试方法和改进措施。对该安全阀的设计、检测和制定国家标准具有重要的指导意义。
基于ANSYS有限元方法,选用AP1000安注箱球壳截面的参数化模型,考虑载荷为内压的情况下,以服从正态分布的球壳壁厚和材料许用应力为输入变量,对其进行可靠性分析与评定。安注箱壳体强度的可靠度为100%,它是以完工的AP1000安注箱可靠性参数实测值经统计处理作为输入数据并通过有限元计算得出的结果,对安注箱的研究与工程设计具有一定参考价值。
压水堆主管道上充管嘴在核电厂运行期间需经受严厉的冷热流体交互流动产生的循环热载荷,将对上充管嘴的结构完整性产生重要的影响。上充管嘴弹性应力分析证明了结构不会出现弹性失稳、塑性失稳以及疲劳破坏等现象,但部分分析截面一次加二次应力强度范围超过了规范限值。针对弹性分析部分结果不满足规范限值的情况,对上充管嘴进行了循环弹塑性分析,结果表明,上充管嘴结构在循环载荷作用下出现了明显的塑性安定现象,并且经历所分析的循环载荷后,其结构的累积应变不会对结构抗塑性失稳能力和抗疲劳破坏能力产生显著的影响。上充管嘴抗快断分析表明,其结构具备良好的抗快断性能。
针对实际工程中裂纹失稳扩展临界特征提取的难题,从一个新的角度引入金属磁记忆技术,通过Q345钢标准三点弯曲试验,获取裂纹稳态扩展到失稳扩展整个演化过程的磁记忆信号变化规律,提取裂纹临界失稳扩展时的磁记忆特征。结果表明,当裂纹处于失稳扩展的临界状态时,磁记忆信号梯度值发生显著跳跃上扬,最大值是稳态扩展的2倍以上,失稳特征显著,磁记忆正交矢量合成梯度G_(vs)的临界特征,真实反映了裂纹临界失稳扩展时应力强度因子K的临界特征。首次建立了磁记忆特征参数G_(vs)与裂纹尖端应力强度因子K之间的数学模型,验证试验结果表明误差为7.9%,为实际工程中利用磁记忆参数特征判定裂纹失稳扩展临界状态提供一种新的思路。
<正>1征稿范围1.1材料(1)国内外压力容器和管道用材的技术进展与发展动向;(2)压力容器和管道用新材料的研制与应用研究;(3)压力容器和管道用材料的性能试验研究;(4)压力容器和管道用材料的检测技术研究;(5)特种金属材料在压力容器和管道中的应用研究;(6)非金属材料在压力容器和管道中的应用研究;(7)复合材料在压力容器和管道中的应用研究;(8)腐蚀环境下压力容器和管道用材料完整性研究;(9)高温下压力容器和管道材料性能研究;(10)核用压力容器和管道材料技术实验研究。