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。     

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)     

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。     

用有限元计算水曲柳裂纹尖端应力强度因子

该文研究了水曲柳（ＦｒａｘｉｎｕｓｍａｎｄｓｈｕｒｉｃａＲｕｐｒ．）发生Ｉ型断裂时裂纹尖端的应力场应力强度因子的情况．借助美国大型通用有限元分析软件ＮＡＳＴＲＡＮ计算出裂纹尖端附近的应力,并通过ＧＲＡＦＴＯＯＬ软件对数据进行后期处理,画出裂纹尖端附近的应力强度因子分布图．     

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...     

压力容器内外壁轴向双裂纹相互作用

压力容器在制造过程、疲劳与复杂应力状态下会产生裂纹,这些裂纹的存在将影响到容器的安全使用,有必要对容器内外壁同时存在轴向双内外裂纹相互作用对应力强度因子的影响进行深入研究。利用ANSYS、FRANC 3D有限元软件建立含内外壁轴向裂纹的柱形压力容器模型,分析不同裂纹深长比的内外裂纹在静、动态下的相互作用对应力强度因子的影响,拟合得到不同裂纹深长比下名义应力强度因子的变化曲线,发现裂纹相互作用对深长比小的初始裂纹的扩展有促进作用,而对深长比大的初始裂纹的扩展则有抑制作用。研究结果对于不同深长比多裂纹相互作用下的裂纹扩展机理及多裂纹断裂失效评定问题的研究具有借鉴作用。     

焊接材料强度对高钢级管道环焊缝应变能力的影响

为了评价母材、根焊材料、填充焊材料的强度对X80管道环焊缝应变能力的影响,采用非线性有限元方法,以中俄东线直径1 422 mm、壁厚21.4 mm的高纲级管道为研究对象,考虑焊接接头完整几何形貌与性质有明显差异的4种材料分区,采用钥匙孔(Key Hole)模型准确模拟裂纹张开过程中裂纹尖端的钝化行为,研究了拉伸载荷作用下根焊内表面周向裂纹的起裂行为。计算结果表明:对于双V形坡口焊接接头,根焊材料强度对焊接接头整体应变能力影响很小,可以忽略不计;填充焊材料与母材强度的高强匹配对保证焊缝区应变能力最为重要,在难以提高填充焊材料强度的情况下,限定母材的强度指标是提高高钢级管道焊接接头应变能力的有效方法。(图7,表1,参25)     

包申格效应对X65管道钢管强度的影响

进口X65卷板制管后屈服强度明显下降，通过包申格效应试验，分析制管过程中的应力，应变对钢管屈服强度的影响，对进口卷板制管前后屈服强度的变化情况进行了详细研究，指出了影响钢管强度的几个主要因素。     

X80管道钢氢致附加应力的试验测定

X80管道钢在空气中拉伸致塑性变形大于1％后卸载，充氢至饱和再空拉，其屈服应力小于卸载前的流变应力，该差值就是氢引起的附加应力。试验表明，氢致附加应力随氢浓度的升高而线性升高。氢致附加应力能协助外应力促进塑性变形。     

岩石动态复合型初始断裂的应力强度因子计算

采用有限元和动态Ｊ积分相结合的方法，首次精确地计算了四点弯曲试件的Ｋｉ（ｔ）Ｋ（ｔ）的值，获得了各种复合比时Ｋ１（ｔ），Ｋ（ｔ）的关系曲线，并提出了一种确定Ｋ１ｄ和ＫＩＩｄ的方法，对提出的算法程序进行了验证。     

裂缝边缘凸起变形对带裂缝柱形薄壁结构应力强度因子的影响初探

为避免采用阶段策略时模型简化可能导致的柱型薄壁结构中裂缝边缘有凸起变形时应力强度因子的计算误差 ,分析了采用该方法 ,柱型薄壁结构裂缝边缘有无凸起变形时二维与三维模型所得应力强度因子的特点和局部模型尺寸对应力强度因子的影响。结果表明 :1)裂缝边缘有无凸起变形时应力强度因子有很大差别 ,裂缝半长为 133 4mm时 ,三维模型裂缝边缘的径向凸起变形为 4 1mm ,应力强度因子为 4 4 99MPa·mm1/ 2 ,是无凸起变形时应力强度因子 (194 9MPa·mm1/ 2 )的 2 3倍。 2 )裂缝较短 (13 34mm)时 ,二维与三维模型得到的应力强度因子十分接近 ;裂缝越长 ,差别越大 ,因而不能忽略。 3)局部模型尺寸不同时 ,三维局部模型与三维整体模型得到的应力强度因子几乎相同 ,都与理论值十分接近 ;但对二维模型应力强度因子的影响较大 ,虽然 1/ 8弧长二维局部模型的计算结果比 1/ 4弧长的更加接近三维模型的结果 ,但仍不准确。所提出的分析方法可应用于类似的复杂结构。     

用子结构方法自动计算飞机舱体实验模型裂缝的应力强度因子

基于ANSYS编制的自动分析软件，用子结构方法自动建立实验模型的有限元分析模型，完成子结构间的无缝连接，通过计算由2个子结构组成的模型并扩展包含裂缝的子结构的解得到应力强度因子。应用算例计算结果表明，子结构方法与整体模型方法的计算结果相同，而子结构方法占用机时少约40％；计算结果与实验结果十分接近。     

管道磁记忆检测信号与缺陷应力关系的有限元仿真

为了实现对管道磁记忆检测信号与缺陷应力关系的定量研究,建立了含腐蚀缺陷管道的二维有限元仿真模型,给出了应力-磁导率耦合数学模型以及管体应力和地磁场求解控制方程。首先利用ANSYS的应力分布功能,计算求得管体在4.5MPa内压下的应力强度分布,然后根据应力-磁导率数学模型计算求得管体外侧的地磁场分布,表明管体应力与磁导率之间具有一定的耦合关系,证实了有限元模拟技术可以准确捕捉到管体缺陷处的磁应力信号,进而判定管道的缺陷特征。     

林麝应激生理状态与消化道球虫感染程度关系

为探索慢性应激与圈养林麝球虫感染之间的相关性，采用饱和盐水漂浮法对四川九药林麝繁育中心采集的粪便样本中的寄生虫卵进行检测，用麦克马斯特计数法对虫卵进行计数，应用酶联免疫吸附法测定粪便皮质醇代谢水平，并基于广义线性模型分析年龄、参配对粪便皮质醇代谢水平的影响，以及年龄、参配及粪便皮质醇代谢水平与球虫感染强度之间的关系。结果表明：年龄和参配的交互作用对粪便皮质醇代谢水平影响显著，3岁龄参配个体粪便皮质醇代谢水平显著低于6岁龄参配个体，其余3组间差异不显著。宿主年龄和参配对球虫感染强度无影响，但粪便皮质醇代谢水平对球虫感染强度影响极显著（GLMs, P < 0.01）。粪便皮质醇代谢水平和球虫感染强度呈极显著负相关（R = - 0.502, P < 0.01），3个浓度组之间球虫感染强度差异极显著（P < 0.01）。慢性应激会增加林麝寄生虫易感性，应激强度与寄生虫感染强度呈显著正相关关系。建议麝场不要选取3岁龄个体作为种麝，并减少人为刺激或扩大每个林麝个体的活动空间来降低林麝的应激反应，加强林麝的健康管护。     

楔型向错偶极子对界面裂纹尖端场的干涉

研究了材料中楔型向错偶极子与界面裂纹的弹性干涉效应.运用复变函数方法获得了复势函数和应力场的封闭形式解答,导出了界面裂纹尖端应力强度因子的解析表达式.讨论了向错偶极子的位置、方向和偶臂长度对界面裂纹尖端应力强度因子的屏蔽和反屏蔽效应.结果表明,向错偶极子靠近裂纹尖端时,对应力强度因子的屏蔽或反屏蔽作用非常强烈.向错偶极子的方向存在一个临界值使其对应力强度因子的屏蔽或反屏蔽效应最大.另外,偶臂长度和材料失配对应力强度因子的影响也很大.     

氮硫互作对韭菜总辛辣程度及其同化关键酶的影响

为明确氮硫互作对韭菜植株总辛辣程度和氮、硫素同化关键酶活性的影响,以韭菜品种‘京韭一号’为试材,采用水培模式处理,试验设定3个氮浓度（6、12和18 mmol/L）,3个硫浓度（2、4和8 mmol/L）,随机区组试验,在植株生长至第7、14、21和28天这4个不同生育周期节点时分别测定韭菜叶片的酶促丙酮酸（EPY）含量及硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、ATP-硫酸化酶（ATPS）和氧乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶（OAS-TL）活性的动态变化。结果表明：EPY含量在植株生长至7、14与21 d时明显低于28 d;不同生育周期节点NR活性差异显著,氮硫素交互作用明显;GS活性响应程度剧烈并以植株长至28 d时水平最低;ATPS活性在植株长至7 d时水平最低且在中后期响应并不十分显著;OAS-TL活性呈现出平稳上升的趋势,但对氮硫素水平的敏感程度不及其他同化酶。韭菜发育过程中,氮素、硫素单一效应总体远低于元素间交互作用,氮硫素交互作用占据主导地位。韭菜植株硫素同化能力的提升与氮素水平密切相关,氮、硫素参与彼此的同化过程。综合考虑,建议水培韭菜营养液的氮素浓度为12 mmol/L,硫素浓度为2~4 mmol/L。该结论为水培韭菜氮、硫元素合理配施提供理论依据。     

指数型功能梯度材料十字裂纹问题的应力场通解

研究指数型功能梯度材料十字裂纹问题,利用指数型功能梯度材料平面问题的应力场通解形式,对十字裂纹问题的应力场做了分析,给出了该问题的应力场通解结果,并利用此结果 研究了裂纹尖端的应力强度因子.研究表明,对功能梯度材料平面问题中含不同的裂纹模式的应力场,均可通过利用其平面问题的通解形式来讨论,并给出不同裂纹模式的应力场通解...     

中俄东线直径1422 mm X80钢级冷弯管设计参数的确定

为了满足中俄东线工程建设的实际需求,需要开展直径1 422 mm、X80钢级管道冷弯管设计参数的相关研究。采用AS 2885.1-2012《管道-天然气和石油管道第1部分:设计和建造》中的公式计算得出冷弯管的最大弯曲角度为6.48°;再通过冷弯管弯制过程中的应力应变有限元模拟分析,得到当弯曲角度为6～8°时,管道处于弹塑性区,满足变形要求。经过实验室及中俄东线试验段的现场验证,弯制的6.4°冷弯管回弹量及变形量均匀稳定,椭圆度、壁厚及内弧波浪度等指标均控制良好,能够满足工程要求。经过相关计算、分析及验证,最终确定中俄东线直径1 422 mm、X80钢级冷弯管的最大弯曲角度为6°,曲率半径不小于50倍钢管外径(71 100 mm)。该结果可为中俄东线天然气管道工程建设提供指导。