两裂纹相互作用对管道应力强度因子的影响

针对油气输送管道内表面两裂纹相互影响的情况,运用有限元方法,模拟分析了X80钢制管道内三维表面裂纹尺寸、裂纹间距对裂纹应力强度因子的影响规律。研究结果表明:两裂纹(分别为固定裂纹与可变裂纹)的间距越大,两裂纹相互作用越小,当间距达到或超过一定值时,对应力强度因子几乎不产生影响,仅需考虑主要裂纹对管道寿命的影响;可变裂纹的相对壁厚比越小或形状比越大,两裂纹相互作用越小,当相对壁厚比小于0.2或形状比大于0.8时,可以忽略其对应力强度因子的影响,且形状比对最大应力的影响远远小于壁厚比与裂纹间距对最大应力的影响。     

薄壁管道表面裂纹的应力强度因子计算

在已进行过的关于管道表面裂纹的应力强度因子计算工作中，都只局际于化工或核工业使用的厚壁管道，对于输送油气的薄壁管道其表面裂纹庆力强度因子尚未见到有关文献报道，用有限单元法计算了超薄壁管道中一些轴向和环向表面裂纹尖端的应力强度因子，给出了近似计算公式，并对结果进行了分析讨论，对于轴向裂纹与外面裂纹的应力强度因子基本相同，内表面裂纹的略大一点，两条裂纹的应力强度因子比单条裂纹的略大一点。     

压力容器内表面蚀坑-裂纹应力强度因子数值模拟

压力容器在服役过程中会产生多种结构损伤,其中最主要的缺陷为受到装载物质腐蚀而形成的点蚀坑,因蚀坑位置应力集中而生成裂纹,再由裂纹扩展造成容器破裂泄漏.应力强度因子作为表征裂纹的重要参数,在工程中被广泛运用于判别机械结构的安全性与可靠性.为此,参考双参数蚀坑-裂纹模型,利用ANSYS有限元软件探讨了存在蚀坑-裂纹的情况下...     

管道轴向穿透裂纹尖端应力强度因子数值模拟

裂纹是管道中常见的缺陷形式,其应力强度因子是开展管道安全性评价的重要依据。为了准确获得管道中裂纹的应力强度因子,采用1/4节点法建立了求解长输管道轴向穿透裂纹应力强度因子的有限元模型,并将有限元法和解析法求得的应力强度因子进行对比,验证了新建模型的可靠性。分析了内压、裂纹长度、内径以及厚径比对裂纹尖端应力强度因子的影响,同时探究了沿壁厚方向应力强度因子的变化规律。结果表明:内压、裂纹长度的增加,将会导致应力强度因子增大;内径、厚径比的增大,则会使应力强度因子减小,且当内径超过500 mm时,应力强度因子不再随着直径的增加而发生变化;管道外壁处应力强度因子始终高于内壁处,随着内压的增加,裂纹将从管道外壁启裂。采用1/4节点法计算裂纹尖端的应力强度因子,其操作方便、计算精度高,可为开展长输管道的安全评价工作提供参考。(图10,表6,参24)     

哈弗氏密质骨含单条径向微裂纹问题的奇异积分方程数值解法

研究了在双轴拉伸载荷下哈弗氏密质骨间质骨含单条径向微裂纹的平面应变问题.通过利用奇异积分方程方法,得到了该问题所满足的奇异积分方程组,给出了微裂纹尖端应力强度因子的表达式.数值计算讨论了哈弗氏密质骨的材料和几何参数对微裂纹尖端应力强度因子的影响.数值结果表明软骨单位促进微裂纹扩展,而硬骨单位抑制微裂纹扩展,但这种影响仅局限在骨单位附近.     

薄壁管道半椭圆表面裂纹热应力强度因子计算

论述了径厚比为１０：１,具有内侧或外侧轴向表面半椭圆纹薄壁管道应力强度因子计算的权函数方法。根据有关文献给出了表面裂纹最深点及表面点权函数的解析表达式。着重分析了具有此类裂纹的薄壁管道在热应力作用下,最深点及表面点的应力强度因子与裂纹深度ａ／ｔ和裂纹纵横比ａ／ｃ的关系,其结果对薄壁管道的使用寿命评估和断裂分析具有一定的参考作用。     

裂纹倾角对管道表面裂纹断裂参数的影响北大核心

钢制输气管道在制造、安装或运行过程中不可避免地会产生表面裂纹缺陷,这些表面裂纹在外力和腐蚀作用下发生扩展造成管道破裂失效,将严重影响高压天然气管道的安全运行,因此,开展了表面裂纹倾角对断裂参数影响规律的研究。采用ANSYS有限元模拟软件,建立了内压作用下含不同表面裂纹的管道的有限元模型,分析了不同倾角表面裂纹的J积分变化规律。研究表明:裂纹尖端J积分值随裂纹倾角近似呈余弦函数规律变化,在相同边界条件下,表面裂纹与管道轴向平行时,J积分值最大,此时表面裂纹最易发生扩展;表面裂纹与管道轴向垂直时,J积分值最小,此时表面裂纹发生扩展的可能性较小。     

多场作用下含非绝缘裂纹的压电材料断裂研究

为更深入了解多场载荷作用下含裂纹压电材料断裂扩展情况,采用理论计算和数值模拟研究了在温度场、电场复合作用下含一定绝缘系数裂纹的无限大压电平板的二维断裂问题。横观各向同性压电平板在无穷远处受均匀热流q∞2以及电场D∞2的作用,在裂纹上产生的效应分别为αq∞2和βD∞2。基于广义二维热问题的复变函数方法及Hilbert问题解法,求得温度场和电弹性场以及场强度因子,并在给定的材料常数下针对绝缘系数对应力强度因子的影响、裂纹延长线上热流的分布以及裂纹长度对场强度因子的影响等进行数值模拟。研究结果表明,在裂纹尖端处,热流存在奇异性;无电位移作用、α=0时,KD取最大值,相当于扰流;α=1时,KD取最小值,相当于没有裂纹的情况;在电绝缘系数一定时,强度因子随热绝缘系数呈线性增长。     

木材的宏观力学模型及断裂机理

通过理论与试验分析相结合的方法,建立木材多尺度力学分析模型,分析木材的宏观力学性质和断裂机理。在假设木材是含裂纹的各向异性材料基础上,建立了断裂力学分析模型,并用该模型研究了含边缘Ⅰ型裂纹的有限大板的应力场和应力强度因子;进一步分析了木板紧凑拉伸时裂纹的几何特征对应力强度因子的影响,建立了应力强度因子的无量纲关系式;结合模型试验,得到木材的横纹断裂韧性和顺纹断裂韧性参数。结果表明:裂纹的存在对其附近应力场的影响很大,在张应力情况下容易引起木材的断裂,而且顺纹断裂韧性与横纹断裂韧性的差别很大。     

裂纹倾角对管道表面裂纹断裂参数的影响

钢制输气管道在制造、安装或运行过程中不可避免地会产生表面裂纹缺陷,这些表面裂纹在外力和腐蚀作用下发生扩展造成管道破裂失效,将严重影响高压天然气管道的安全运行,因此,开展了表面裂纹倾角对断裂参数影响规律的研究。采用ANSYS有限元模拟软件,建立了内压作用下含不同表面裂纹的管道的有限元模型,分析了不同倾角表面裂纹的J积分变化规律。研究表明:裂纹尖端J积分值随裂纹倾角近似呈余弦函数规律变化,在相同边界条件下,表面裂纹与管道轴向平行时,J积分值最大,此时表面裂纹最易发生扩展;表面裂纹与管道轴向垂直时,J积分值最小,此时表面裂纹发生扩展的可能性较小。     

输油管道强度试压最高应力研究

管道试压后残存裂纹的疲劳扩展是影响管道正常使用寿命的主要因素之一。从管道缺陷的断裂特性入手，分析了试压应力对管道残存裂纹扩展寿命的影响，管道试压高应力过载峰对试压后裂纹扩展速率产生明显的延缓作用，过载峰愈高，延缓作用愈大；同时过载峰又增大了裂纹尺寸，造成管道承压能力逆转，加速裂纹扩展速率。定量分析表明，当表面裂纹的长度与深度的比值较小时，承压能力逆转量较小，对裂纹扩展速率影响不大；而裂纹尺寸较大的     

局部腐蚀管道的承载能力评估

根据管道在各种外载荷作用下的应力分布情况,结合有关标准,评估了局部腐蚀管道在内压、温度应力及两者联合作用下的承载能力,提出了相应的计算表达式。计算表明,当热流处于稳定状态时,局部腐蚀管道所能承受的内、外壁增温差为最小值。因此,在温度应力作用下,如果排除热冲击效应,只需考虑热流稳定状态,而不必考虑热流未稳定的瞬间状态。     

黄藤发育过程中组织比量的变化

以我国特有的黄藤为研究对象,采用生物解剖学方法,系统分析了各组织比量与生长发育规律之间的关系。结果表明:轴向上薄壁组织比量为71.0%～77.3%,平均值为72.6%,径向由内向外呈降低的变化趋势。后生木质部轴向上大导管比量为8.3%～12.4%,平均值为10.6%,藤茎外部最低。轴向上纤维比量为8.2%～10.9%,平均值为10.5%;径向上纤维比量由内向外呈增大的变化趋势。韧皮部筛管比量平均值为3.5%,原生木质部小导管比量平均值为2.8%。     

裂隙对非贯通裂隙介质强度与变形特性影响的研究

采用类岩石材料水泥砂浆,制作成含有不同裂隙倾角和不同裂隙数目的非贯通裂隙模型试样,在岩石三轴、剪切复合机上进行单轴压缩试验研究,分析非贯通裂隙试件在单轴压缩条件下的破坏方式、变形和强度特性,并建立了其与非贯通裂隙倾角和裂隙数目的关系;加载的同时利用超声波检测仪进行声波测试,分析了其内部裂纹的扩展情况。试验结果表明,裂隙的存在使试件强度显著降低;试件中有无裂隙对其强度的影响明显大于裂隙角度的影响;试件强度一般随裂隙数量的增加而降低,但也与裂隙的位置有关;裂隙角度对强度的影响有随裂隙数量增加而减小的趋势。     

实心瓜多竹竹材纤维和导管分子的变异规律

为了探明实心瓜多竹Guadua amplexifolia纤维和导管分子的变异规律,将竹秆沿纵向分为基部、中部和梢部,将竹壁沿径向取试样1个·mm^-1,进行纤维和导管分子长度和宽度的比较研究。结果表明,纤维长度分布范围为1 738 ～ 2 764 μm,宽度范围为13 ～20 μm,长宽比为91 ～ 211。导管分子长度分布范围为383 ～ 526 μm,宽度范围为99 ～ 288 μm,长宽比为1.3 ～ 4.4。纵向上,基部纤维长度和长宽比小于中部,中部小于梢部;纤维宽度与长度和长宽比变化规律相反。径向上,纤维长度和长宽比从竹壁内壁到竹壁厚度2/3处缓慢增加,之后有减小的趋势;纤维宽度在基部和中部处无明显的径向变化趋势,但在梢部,竹壁中部的纤维宽度明显大于靠近竹壁外壁和内壁处。纵向上,导管分子长度无明显的变化规律;基部宽度大于中部和梢部,中部和梢部之间无明显差异;长宽比变化规律与宽度相反。在径向上,长度无明显的变化规律;宽度从竹壁内壁到外壁有明显的降低趋势;长宽比从竹壁内壁到竹壁中部处无明显变化趋势,但自竹壁中部到外壁处有明显的增加趋势。图6表2参14     

重车碾压作用下X65管道力学响应及影响因素

随着中国城市化进程的加快,道路与管道交叉的情况日益增多,使管道运行安全受到威胁.以X65管道为研究对象,通过现场试验开展了空载、半载、满载3种动载荷作用下管道力学响应状态研究.基于试验结果建立考虑管土非线性相互作用的参数化数值计算模型,实现了车辆动载荷的精准模拟,数值计算结果与试验结果误差小于5％.在此基础上,探究了重...     

配筋混凝土砌块砌体剪力墙位移延性设计方法

提出了配筋混凝土砌块砌体剪力墙基于位移延性的设计方法．通过对两片不同长度的矩形配筋混凝土砌块砌体剪力墙墙肢的计算分析，研究了轴压比、高宽比、配筋率和灌孔率对墙体受力性能的影响，结果表明上述几种因素对配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构的延性性能起着重要的作用．提出了配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构位移延性比的计算方法和配筋混凝土砌块砌体剪力墙弹塑性层间位移角限值1／300的建议，供设计时参考．     

含轴向裂纹管道内压作用下的稳定性评定

通过Ｊ积分的弹塑性解,计算了含轴向裂纹管道在内压作用下的撕裂模量,叙述了撕裂模量相对于Ｊ积分的裂纹扩展稳定性评定图的绘制方法,并结合实例,分析了受压管道轴向裂纹稳定扩展的载荷范围,预测了裂纹失稳扩展时的临界压力。