电梯减速箱输出轴断裂失效分析

针对一起电梯减速箱输出轴断裂失效案例,通过宏观检查、成分分析、金相组织分析、硬度测试、断口显微分析等检测手段,对断轴进行分析。结果表明:减速箱输出轴由于内部存在疏松、氧化物夹杂、孔洞等缺陷,这些缺陷的存在产生局部应力集中,在电梯升降过程中,在承受的交变载荷作用下,加速该处疲劳裂纹源的形成。裂纹在此处萌生并由此向四周扩展,最后发生疲劳断裂。     

0Cr18Ni10Mo2Ti不锈钢制乙醛精馏塔体表面应力腐蚀裂纹产生原因分析

本文针对0Cr18Ni10Mo2Ti不锈钢制乙醛精馏塔体表面产生的表面裂纹失效现象，在生产设备上截取分析样品，采用显微组织分析、裂纹扩展路径分析及裂纹断裂面的成分分析等方法，对乙醛精馏塔体壳体内表面产生的表面裂纹进行分析，研究表明大量的裂纹产生的原因是在乙醛中混入了具有S、Cl的介质，对壳体钢板表面产生了晶问腐蚀和点腐蚀，进而在工作应力下产生应力腐蚀，形成了应力腐蚀裂纹。     

高压调节汽门阀盖螺栓断裂失效分析

针对一起高压调节汽门阀盖螺栓断裂失效案例,对螺栓进行宏观检查、成分分析、硬度测试、金相组织分析及断口显微分析。结果表明:在蠕变、疲劳的共同作用下,在螺栓应力集中部位,首先在弱化的晶界上产生裂纹,然后在腐蚀作用的促进下,裂纹不断扩展,最终造成脆性断裂。     

高压往复式压缩机活塞杆断裂分析

往复式压缩机活塞杆断裂极易造成机组的二次破坏和严重的泄漏、爆炸事故,是化工装置安全生产的重大隐患,本文通过对一起加氢裂化高压压缩机的活塞杆断裂的宏观及微观分析,表明活塞杆断裂失效的主要原因是疲劳断裂和热处理不当;氢腐蚀是促进疲劳裂纹形成和扩展的重要原因,加速了疲劳断裂过程;通过对材料进行光谱分析,表明材料中Si含量严重超标,这对活塞杆的疲劳断裂过程也有一定的影响.并从设计、制造、使用、维护多方面提出相应的改进预防措施.     

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。     

几种油气输送管材料的疲劳特性与管道寿命预测

针对油气输送管道的疲劳问题,选择管道工程中常用的螺旋缝埋弧焊管(SSAW)、高频电阻焊管(ERW)和直缝埋弧焊管(UOE)3种材料采用小试样对不同区域(管体、焊缝、热影响区)的疲劳裂纹扩展特性进行测试与对比研究.同时,采用自行研制的油气输送管全尺寸实物疲劳试验系统对含裂纹类缺陷的X60 SSAW焊管进行了水压实物疲劳试验,对含表面裂纹缺陷的输送管在承受内压疲劳载荷下表面裂纹的扩展规律进行了探索研究.建立了小试验疲劳试验与管道实物疲劳试验结果的相关性.该研究结果为管道的抗疲劳设计与评价、在役管道疲劳寿命的预测和检测周期的确定提供了依据.     

电梯驱动主轴断裂失效分析

某公司一载人电梯在运行过程中驱动主轴发生断裂。采用化学成分分析、金相试验、硬度试验及断口分析等方法,对驱动主轴进行分析。结果表明:驱动主轴在承受扭转交变载荷过程中,裂纹在主轴表面应力集中处萌生直至线性起裂,沿主轴周向及向内扩展,最后在大应力下发生偏心扭转疲劳断裂。     

奥氏体不锈钢大拉杆补偿器失效分析与预防

通过宏观检查、金相显微观察、电子扫描显微镜观察、X射线能谱仪检测等手段,对送检的DN350大拉杆补偿器进行失效分析。结果表明,其失效模式主要为应力腐蚀开裂,开裂位置处于补偿器的316L奥氏体不锈钢波纹管部分,裂纹呈分叉状,开裂的断面呈沿晶断裂和撕裂韧窝的组合形貌特征,裂纹周围的泥纹状腐蚀产物中含有外来腐蚀介质氯元素。进一步揭示腐蚀、应力腐蚀、疲劳开裂等失效模式的特征和机理,对不锈钢补偿器几种典型失效模式进行归纳,并从设计、制造、安装、试压和服役使用环节有针对性地提出失效预防措施和建议。     

往复式过山车车辆连接器螺栓断裂失效分析

分析往复式过山车车辆连接器螺栓的断裂失效机理,为防止游乐设施上相同受力形式螺栓的断裂失效提供指导.首先对失效螺栓开展了化学成分分析、金相组织分析、拉伸力学性能测试和断口宏微观形貌分析,初步得出了螺栓断裂的失效原因,然后在分析往复式过山车运动形式、车辆连接器结构特征、安装方式和受力形式的基础上,采用容许应力幅法对车辆连接器螺栓进行了疲劳寿命评估分析.综合定性与定量分析结果确定车辆连接器螺栓由于承受交变载荷而发生了高周疲劳断裂.最后,提出了针对该类往复式过山车车辆连接器的结构优化措施,实施设计改进后,提高了螺栓连接的可靠性和游乐设施运行的安全性.     

鼓风机叶轮快速断裂的检测及失效分析

针对焦化厂鼓风机叶轮运行近15 d后产生穿透性裂纹、并延伸至叶轮半径2/3处的严重断裂事故,采用具有早期缺陷诊断功能的金属磁记忆新技术及其他多种手段,从宏观力学及微观机理角度对其进行综合性能评定及失效分析.研究结果表明,叶轮材料强度、韧性均过低,且韧性指标分散性大、同类型试样的韧性指标最大值与最小值之间相差3倍多;金相组织晶粒粗大,断口表现为脆性开裂.沿叶轮的断裂与非断裂面分别进行磁记忆扫描,磁场强度分析表明,断裂面内存在两处具有明显应力集中的危险源.分析表明,锻造及锻后热处理不良造成了快速疲劳断裂.最后,结合5年中3次叶轮断裂事故,对失效原因进行了相关性分析.     

张栋

张栋1964年毕业于北航材料系，现在是空军第一研究所研究员，中国航空学会失效分析分会副主任。30多年来献身于飞行事故检查和航空装备失效分析事业，为保障飞行安全而奋斗。1972年主持了xx型飞机空中解体事故的调查和失效分析，首次发现超高强钢机翼大梁从螺栓孔处疲劳导致机翼空中折断。这一结论，大大推动了我国航空界对飞机疲劳、疲劳监测和控制以及疲劳定寿方面的研究，掀起了一个高潮。他对年代主要进行喷丸强化和挤孔强化方面的研究，对金属的解理疲劳机制作过探讨。幼年代主要开展不同断裂机制的断口特征研究，在痕迹分析方面进行系…     

隔水管脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验研究

为研究深水钻井过程中隔水管疲劳失效的检测问题,将磁记忆技术应用于隔水管疲劳损伤检测。选用典型隔水管材料X80开展脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验,使用光学显微镜观测试样表面形貌并测量裂纹长度;采集试样表面切向磁记忆信号并提取特征参数,建立基于磁记忆技术的疲劳损伤定量评估方法。研究结果表明:对比显微观测结果,切向磁记忆信号特征参数变化能够实现对疲劳损伤进程的准确表征且能够准确地检测裂纹的萌生及失稳扩展;切向磁记忆信号波谷值绝对值和梯度峰峰值绝对值均与裂纹长度呈线性递增关系。该方法可为进一步研究基于磁记忆技术的隔水管疲劳损伤早期诊断方法提供理论与数据支撑。     

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。     

车用CNG2气瓶低周疲劳的微观损伤机理研究

车用CNG2气瓶在反复充放气过程中易造成气瓶疲劳断裂失效,而目前关于金属内胆的微观损伤机理尚不清晰。在对某型号CNG2气瓶开展20000次循环加压疲劳试验基础上,运用场扫描电镜(SEM)观察了内胆不同部位的微观组织结构,探讨了其疲劳微观损伤机理。研究结果表明:金属内胆由于发生循环软化,在基体中形成了大量的局部循环塑性变形区,且随塑性应变累积而沿晶界或相界扩展;同时,位错运动诱导下的碳化物偏聚促进了晶界粗化,削弱了晶界的连接强度,最终局部循环塑性变形区彼此连接并逐步与基体脱离,从而萌生裂纹。最后基于微观损伤机理提出,金属内胆的材料冶金、成型及热处理后形成的碳化物颗粒细化及均匀分布程度,对于提高金属内胆的疲劳寿命具有重要意义。     

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…     

含环向裂纹管道三通的塑性失效载荷

采用弹塑性有限元方法，系统分析了内压载荷下含环向裂纹管道三通的塑性失效载荷。探讨了管道三通塑性失效有限元分析中的建模技术，包括变形参量选取，网格收敛性研究等。给出了塑性失效载荷随裂纹尺寸变化的规律，以及不同裂纹位置(包括肩部和腹部)对三通塑性失效载荷的影响。最后根据有限元数值解建立了简单的塑性失效载荷估算式，研究结果可为下一步含缺陷管件完整性评定提供参考数据。     

储气库含裂纹缺陷井筒寿命可靠性预测方法研究

为了探究地下储气库井筒管柱裂纹缺陷对井筒寿命的影响，采用随机裂纹扩展融合概率密度演化法(Probability Density Evolution Method, PDEM)模型对含裂纹缺陷井筒进行寿命可靠性预测。通过修正后的裂纹特征向量，采用总变差减小(Total Variation Diminishing, TVD)差分格式求解出特征值概率密度函数，可得到其疲劳寿命可靠性，研究不同裂纹长度和井筒内压下，井筒管柱裂纹处最大应力和应力强度因子K的变化规律，并对其模型预测进行性能分析。结果表明：概率密度演化法得到的井筒裂纹尺寸曲线与Monte Carlo法的结果吻合性良好，且概率密度演化法计算简单、精度高，模型预测误差率在11%以内；最大应力及应力强度因子K随着井筒压力、裂纹长度的增加而增大，当最大应力超过材料屈服强度350 MPa后，则增长趋势逐渐减缓直至趋于平稳。     

钢筋与混凝土界面的疲劳特性

钢筋与混凝土界面的脱粘是钢筋混凝土材料与结构的主要失效形式之一。针对建立的几何剪切筒模型和选取的常用实验加载方式,对3种不同损伤模型推导出循环荷载作用下钢筋与混凝土界面脱粘应力解析模型;借助描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,进一步研究和分析了界面疲劳脱粘速率及界面疲劳裂纹扩展长度与循环加载次数的关系;同时分析了材料刚度衰减对疲劳裂纹扩展速率和扩展长度的影响。笔者对钢筋与混凝土界面的疲劳特性研究所建立的损伤模型和分析方法,为混凝土结构的安全设计及其寿命评估提供一个新思路。     

在役自动扶梯驱动链损伤模式与失效风险研究

本文根据对不同使用年限的20A-2型号自动扶梯双排驱动链及其零部件进行损伤观察、缺陷分析、机械拉伸性能和摩擦磨损性能测试,研究了在役自动扶梯驱动链表面脱碳和贫碳缺陷、表面磨损、先期微裂纹等损伤模式及其成因。分析了在役自动扶梯驱动链可能存在的失效风险,揭示了在役自动扶梯驱动链及其零部件的主要损伤模式与溜梯事故风险二者的内在联系,提出如何对自动扶梯驱动链质量进行有效控制的建议,给出防范因驱动链断裂而造成溜梯事故的对策。     

平头塔机起重臂断裂失效分析

本文以一台QTZ125平头塔式起重机的起重臂与平衡臂连接节(以下简称A节)为研究对象,对该节使用中发生的主要受力杆件失效断裂进行理论分析与试验测试。采用ANSYS力学分析模块对塔机起重臂和平衡臂节建模分析,模拟塔机使用工况下A节主要受力杆件的受力情况,经计算得出断裂杆件及焊接部位局部应力过大。为了验证建模分析的可信度,对同型号塔机A节断裂杆件及其相邻主要受力杆件进行动态应变测试,测试结果与模型分析结果相一致。本文提出了有效降低失效杆件局部应力的维修方案及其优化结构设计的建议。