基于光纤传感技术的过山车疲劳寿命预测研究

过山车承受复杂随机交变循环载荷,其引起的疲劳损伤是过山车突然失效的主要原因,过山车结构的疲劳及由此引起的安全问题愈来愈突出。本文采用光纤光栅传感器对过山车关键结构的应力进行实时监测。针对实时监测数据,采用双参数四峰谷值雨流快速计数程序,对光纤光栅监测得到的实时应力监测数据进行数据压缩、峰谷值挑选、无效幅值去除等,得到疲劳损伤热点区的有效应力幅。同时采用Miner线性累积损伤理论和名义应力法对过山车热点区的累积损伤和疲劳寿命进行计算与预测。根据热点区2个测点的疲劳寿命分析结果,该过山车轨道的疲劳寿命满足规范基本要求。本文将光纤传感在线实时监测技术与疲劳寿命预测方法相结合,为更加准确的实现过山车的累积损伤及疲劳剩余寿命的实时显示和分析提供了新手段。     

石化压力管道冲蚀失效数值模拟及影响因素分析

以镇海REAC出口压力管道系统碳钢弯管为例,结合冲蚀失效机理,建立冲蚀失效流固耦合数理模型。利用数值模拟技术分析腐蚀产物保护膜与多相流动之间的交互作用,揭示弯管内壁剪切应力分布及保护膜主位移、应力、应变的分布规律,研究石化压力管道系统冲蚀失效过程;结合现场测厚数据验证有限元分析软件流固耦合数值模拟方法的可靠性;并进一步对比分析了流体流动特性、管件结构特性等特性参数对冲蚀的影响。为石化压力管道输送系统的冲蚀失效分析、结构优化设计、RBI和定期检验测厚定位、寿命预测、风险评估等安全保障研究提供理论依据和分析手段。     

高压管道的损伤模式和检验方法

公称压力大于42 MPa的高压管道常用于化工能源行业,因其使用压力较高,失效后果较大,应在使用过程中重点关注并定期进行检查和检验。高压管道输送介质一般都无腐蚀性,损伤模式有振动疲劳、腐蚀疲劳、应力松弛和氢侵入。可采用宏观检查、振动监测、应力测定和表面缺陷检测等方法有针对性地检查和检验。     

典型压力容器用钢13MnNiMoR的高温疲劳性能研究

低周疲劳破坏是压力容器的主要失效形式,研究压力容器用钢在高温下的疲劳性能,对于保证该类结构在高温下的安全运行,具有重要意义。本文对典型压力容器用钢13MnNiMoR,进行了高温拉伸实验,获得了高温拉伸力学性能随温度的变化规律;进行了高温低周疲劳实验,获得了不同温度下的疲劳性能,建立了相应温度下的应力寿命曲线,并分析了应力寿命曲线随温度变化趋势;根据实验结果对JB4732中疲劳设计曲线是否适用于中高温进行了讨论,并对其在高温下的修正工作提出了想法。     

电厂主蒸汽管道失效模式分析与预防

本文对电厂蒸汽管道过度变形失效和断裂失效两种失效模式进行了分析,将断裂失效按失效机理的不同分为:韧性断裂、脆性断裂、蠕变断裂及疲劳断裂,并且结合实际案例,对引起失效的损伤因素进行了概括分析,并对预防主蒸汽管道失效提出了建议。     

基于TVR的腐蚀油气管道失效概率及安全寿命研究

为避免因腐蚀导致油气管道失效,针对因管道特性和腐蚀尺寸的不确定性使得管道剩余强度成为概率模型的特点,建立了腐蚀管道强度损失随机模型;借助可靠性理论,通过分析管道腐蚀进程的时变性特点,将管道系统由损伤积累和抗力衰减导致的剩余强度随机化;提出基于穿越率的腐蚀油气管道失效评定及安全寿命预测方法。研究结果表明:腐蚀速率和运行压力对管道失效概率及安全寿命影响显著,管道尺寸影响适中,而相关系数和拉伸强度影响较小;若腐蚀速率Va=0.2 mm/a,VL=10 mm/a或局部腐蚀缺陷半径达到管道壁厚的0.5倍时,建议作为重点风险段监测并检修。所建方法是对腐蚀油气管道运营监控和风险评估的有益补充。     

基于PepS管道热疲劳分析中瞬态处理方法的研究

管道热疲劳是管道损伤的主要原因之一,存在疲劳破坏风险的核安全级管道均需要进行疲劳分析.核电厂管道热疲劳分析的难点在于瞬态工况的处理,需要充分地分析每个物理瞬态中所包含的应力幅值变化情况.在RCC-M规范下,以某核电站安注管道的典型瞬态工况为例,本文采用PepS软件分析了该管道的疲劳寿命,并总结出适用于一级管道热疲劳分析...     

实际工况管道气固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

在工况条件复杂的石化管道系统中,冲蚀磨损失效是造成石化管道失效的主要原因,管道内的冲蚀主要发生在如三通管、盲三通、弯头等流向或结构发生变化的位置。本文采用CFD方法,对某炼化厂实际工况管道中的气固两相流冲蚀磨损进行数值模拟研究,结果表明:入口盲三通处的冲蚀磨损最严重,将数值模拟与实际数据进行对比,验证了模拟结果的准确性,并提出了4点测厚点布置建议。本文的研究结果可为石化管道的定点测厚监测提供直观、准确的布点参考。     

载人设备结构应力状态光纤光栅监测系统开发与应用

基于光纤光柵传感技术开发了一套载人设备结构应力状态监测系统,该系统由传感子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据存储子系统和数据显示子系统等组成。系统通过光纤光柵传感器对载人设备结构的应变波长信号进行感知;利用数据采集系统对各测点的监测波长数据进行同步采集,通过数据传输子系统实现数据的实时远程传输。然后通过软件系统实现各通道采集应力数据同步存储,并实现数据的实时显示、历史曲线查询,利用后台数据分析显示该测点部位的疲劳损伤状态和裂纹萌生寿命的预测。最后通过现场测试,证明了现场采集数据的有效性,并结合载人设备结构应力热点区疲劳损伤诊断方法初步实现了对测点部位的损伤诊断和疲劳寿命预测。为载人设备结构的维修提供依据,保障载人设备的安全运行。     

石化成套装置不停输服役条件下无损检测新技术的应用

在线检测是目前石化成套装置内承压设备常用的一种检测方式,有助于石化企业生产装置长周期安全运行,降低生产成本及检修费用,提升企业竞争能力。通过对声发射检测、电磁超声检测、脉冲涡流检测、平衡场涡流检测、阵列涡流检测、超声导波检测及数字平板成像7种常用在线检测技术的应用特点进行分析,结合腐蚀减薄、环境开裂2种损伤类别,给出了压力容器和工业管道在线检测技术的选择建议。     

基于紧凑拉伸试验的含缺陷燃气管疲劳寿命预测分析

为分析预测含缺陷燃气管道的疲劳寿命,实现燃气管道分类分级监测和维护。在理论分析含缺陷管道疲劳寿命预测模型的基础上,通过MTS电液伺服疲劳试验机测试获得同一应力比下4种不同应力强度因子的疲劳裂纹扩展速率,进而构建含缺陷燃气管道疲劳寿命的实用模型。以安徽淮南天然气二气源管道工程实际参数为例,预测分析类似条件下含缺陷燃气管道的疲劳寿命,为燃气管道监测维护与分类分级管理提供可靠依据。结果表明:管道的疲劳寿命与裂纹深度变化近似成线性关系,与内压幅值变化近似成指数为负的幂函数关系,且管道输送压力变化幅值不应超过1.5 MPa。     

尾矿库在线监测系统中位移数据分析方法探讨

尾矿库的安全稳定在矿山安全生产和环境保护中具有十分重要的意义,国家已明确要求三等及三等以上尾矿库应安装在线监测系统。本文在总结我国尾矿库在线监测系统结构和建设情况基础上,分析了当前已建成系统中坝面位移或坝内位移处理方法的现状和存在的不足,并提出科学合理地分析位移数据是关系到尾矿库在线监测系统有效性和适用性的关键技术之一。在总结归纳尾矿库安全领域坝体变形和稳定安全评价方法的基础上,提出了尾矿库在线监测系统中坝面位移和坝内位移定量分析处理的新思路,指出尾矿坝变形过程的数值仿真是校核在线监测系统所得位移数据,进而有效地分析和预测尾矿坝变形趋势的重要手段之一。     

第三方挖掘作用下PE燃气管道失效行为研究

针对挖掘破坏导致的城镇燃气管道失效,开展了挖掘作用下管道力学失效机理分析。考虑管土接触作用,建立了城镇燃气PE管道在挖掘齿作用下的三维力学响应分析模型,分析了典型工况下管道的失效过程,讨论了基于应力准则与基于应变准则等2种失效准则的适用性,并开展了影响因素分析。结果表明:机械齿作用下管道主要失效位置为机械齿与管道接触位置两端;采用基于应变的失效准则可以更好地利用PE管材的塑性性能;机械齿的作用位置对管道力学响应影响较小;管径和壁厚的增大能减小管道内的应力,同时能够减小管道的截面椭圆度;内压的改变对管道的力学响应几乎没有影响。以上结果可为城镇燃气管道的力学失效分析与安全评价提供一定的参考。     

电厂高温主蒸汽管在线超声导波检测方法

蒸汽管道长期在高温及应力的条件下运行,不可避免地造成高温腐蚀减薄。因此,蒸汽管道的管壁减薄的检测尤为重要。目前检测高温管道腐蚀的手段主要是采用测厚仪来测量壁厚值。弊端在于要停炉停产,拆除管道保温并打磨,只能进行局部厚度测量,无法保证检测高温蒸汽管道整体的腐蚀减薄情况;在较高的表面温度下,测厚仪的精度亦难以保证。本文基于超声导波技术的在线高温蒸汽管道的在线检测方法,采用高温导波探头,实现了在较高壁温的条件下对高温蒸汽管道的全局壁厚减薄测量缺陷检测。     

保温层下管道腐蚀监测系统及应用研究

为预防保温层下管道腐蚀带来的严重问题,必须采取有效措施进行腐蚀在线监测,以了解管道的剩余壁厚情况。在分析现有的腐蚀监测技术不足的前提下,基于γ射线数字扫描检测技术（GSDT）,研发了1套保温层下管道腐蚀在线监测系统,该系统可以实现对保温层下腐蚀管道剩余壁厚在线监测,并通过带保温层管道的检测试验和t-分布分析方法检验腐蚀监测系统的检测精度,最后以某化工企业为例,验证了该系统的有效性。结果表明:腐蚀监测系统可以实现对保温层管道剩余壁厚的监测,保温层和高密度介质不影响管壁厚度的测量结果,且使用所研发的腐蚀监测系统监测到的管道腐蚀速率与现场实际腐蚀速率基本一致。     

喷射火环境下石化管廊管道失效特征试验研究

为探究喷射火灾下石化管廊管道热力学响应特征,依据流体力学相似理论搭建缩比试验平台,开展石化管廊管道热力学响应试验研究.通过分析火灾中管道热力学响应特征及事故多米诺演化特征,探讨各因素对管道升温和失效的影响程度,并结合强度理论建立管道失效时间定量计算模型.研究结果表明:火灾功率是管道失效的主导因素,随着火灾功率的增大,管...     

含缺陷主蒸汽管道的失效可能性分析

将单轴蠕变试验、紧凑试样试验得到的材料常数视为随机变量,考虑高温主蒸汽管道运行压力的波动规律,通过对处于高温条件下裂纹萌生和扩展的深入研究,提出电厂高温蒸汽管道失效可能性数学模型,通过Monte carlo方法计算得到初始裂纹检测结果的失效概率.给出了失效概率计算的应用实例,验证了此方法的适用性,为含缺陷高温主蒸汽管道失效可能性评估提供参考.     

基于可拓学石化装置失效后果严重度评估方法研究

石化企业中,石化装置的安全运行对保证企业的安全生产起到关键作用,其一旦失效发生事故,将导致巨大的人员伤亡及财产损失。因此,开展石化装置失效后果严重性的评价研究,对保证石化企业的安全生产具有重要意义。本文根据物元可拓性理论,结合石化装置失效后果的严重性情况,运用可拓评判方法建立石化装置失效后果严重度的综合评判模型,给出了评价步骤,最终确定设备失效后果的严重程度。研究结果表明,该方法可应用于多层次的工程风险评价问题,从而为石化工程项目风险管理提供了一种有效的分析方法。     

钱友荣

编著《机车车辆故障振动诊断技术》一书，1994与由铁道出版社出版发行。与中船总7if所合作在ISO国际标准化组苦Thl08技术委员会提出提案“往复机械整体振动评定方法及指标”．现已讨论通过并正在修订。北京航空航天大学材料科学与工程系教授。特长为金属疲劳、应力腐蚀断裂和机械失效分析期从事于上述领域的教学和科学研究工作。曾完成高强度铝合金的应力腐蚀和疲劳断裂机理、容器钢的硫化氢应力腐蚀、不锈钢和高温合金的热疲劳、高强度钢腐蚀疲劳、颗金件疲劳寿命、液化石油气瓶塑性失稳断裂以及疲劳断口反推和图象处理等多项科学研究工…     

少载荷级数下桥式起重机桥架疲劳安全寿命研究

提出了一种针对少载荷级数作用下的桥式起重机桥架裂纹萌生寿命计算的新数值模拟方法。该方法利用ANSYS软件中的生死单元模拟吊重起升和小车运行,得到桥架在3级载荷作用下的瞬态应力响应,将应力数据集导入到疲劳软件FE-SAFE中,根据多轴局部应力应变算法,基于Morrow平均应力修正下的Brown Miller损伤模型,对32t/A6桥式起重机桥架进行疲劳分析。计算结果表明,桥架疲劳寿命满足使用要求,疲劳失效主要发生在端梁腹板的拐角处。