应力测试方法的现状及发展趋势

应力和应力集中是承载部件和结构产生损伤的主要原因之一,应力的测量和状态评估是工业生产中的重要组成部分。本文介绍了几种常用的应力测试方法,对其应用范围、检测效率和优缺点进行了比较,并在此基础上探讨了目前应力测试技术存在的问题与未来发展方向。     

注汽锅炉高温炉管金相组织检测及有限元分析剩余寿命

对注汽锅炉高温炉管,进行壁厚、硬度测量和金相组织检测,利用有限元法对危险段炉管进行详细的应力分析,并以此为依据应用Larson—Miller参数法,计算了危险段炉管的剩余寿命,为炉管寿命监测系统应力集中、预测危险区域提供铱据。     

油气管道盗孔补板修复结构强度分析

运用非线性有限元计算方法,对管道补板结构在内压载荷作用下的应力状态进行分析,研究管道补板修复结构的承压薄弱点与最优修复尺寸。研究结果表明,补板结构导致管道开孔附近区域内应力分布不均匀,出现局部应力集中现象;补板结构的危险区为补板与管体交界处45°~90°局部范围;与管道壁厚相近的补板壁厚和3倍孔径的补板长度具有更佳的修复效果。     

力磁效应下螺栓拉伸过程中磁信号检测试验

为探究高压设备在承压过程中法兰连接处螺栓受应力情况，基于力磁耦合效应，结合对螺栓拉伸过程中应力分布的有限元仿真，对螺栓进行了轴向拉伸过程中的应力检测，探究了螺纹连接不同位置的磁信号在拉伸过程的变化。试验结果表明:螺母前几扣处应力较大，后几扣处几乎没有应力集中；对螺栓六角头进行磁信号检测，发现六角头处应力集中不明显；对比42CrMo及35CrMo材料试样在相同拉伸及卸载载荷情况下的磁信号，反映了不同材料应力增大均可促进其磁信号发生变化；通过检测螺母有无铁磁性时螺栓拉伸过程中的磁信号，发现螺母所受压应力对磁信号变化影响较大。结果对工程应用磁信号检测金属法兰密封性具有指导性作用。     

地表载荷对硬岩区埋地管道应力应变影响分析

为研究地表载荷对硬岩区埋地管道力学性能的影响,建立了管-土耦合三维数值模型,分析了地表载荷大小、作用面积、管道压力、管道径厚比及回填土弹性模量对管道应力分布、塑性应变、椭圆度的影响。结果表明:地表压载作用下,高应力区首先出现在管道顶部且呈椭圆形;随着地表载荷及其作用面积的增大,管道高应力区逐渐扩大,管道截面左右两侧也出现应力集中;随着回填土弹性模量、管道壁厚及内压的增加,管道顶部高应力区及最大等效应力均减小。塑性应变首先出现在管顶,且塑性区随地表载荷、载荷作用长度增加而增大,随回填土体弹性模量及管道壁厚增大而逐渐减小;当内压为0~4MPa时,管道塑性应变及塑性区随内压的增大而减小。管道椭圆度随回填土体弹性模量、管道内压、壁厚增加而逐渐减小,随地表压载增大而增大。     

动力扰动诱发巷帮煤体冲击矿压机制研究

基于煤岩介质的动力扰动载荷理论,对动力扰动诱发深埋巷道帮部煤体冲击矿压机制进行了研究。利用FLAC3D软件数值模拟了深埋巷道围岩,尤其是帮部煤体对动力扰动的响应。结果表明,随扰动载荷增加,巷道围岩速度、应力和位移均产生了急剧变化,两帮煤体发生严重拉伸破坏,塑性分布区明显扩大。始终维持极限平衡状态的深埋巷道帮部煤体在动载反复扰动下容易产生超高应力集中,帮壁煤体发生破坏,形成应力转移,导致深部煤体由三向应力状态迅速转化为双向或单向应力状态。同时,动载产生的强烈振动改变了顶底板对煤层的约束条件,降低了摩擦阻力,诱发深埋巷道帮部煤体冲击矿压。根据现场统计,大安山矿+550 m西二褶曲轴10下槽回风顺槽动力扰动诱发的冲击矿压为35次,约占冲击显现总数的93.3%。     

工业建筑可靠性检测鉴定技术讲座(十五)

1 检测目的 结构构件工作应力状态检测是指采用应力测试方法,测量已有建构筑物结构构件在实际荷载作用下的各构件的真实应力状态,找出最大应力位置和数值,测定构件在工作过程中所受载荷大小及方向,在已知构件材料强度的条件下,对各构件的实际承载能力和可靠性作出评价。 结构构件工作应力状态检测与应力分析理论相结合,还可以解决一些复杂结构的内力分析问题,查找结构构件破坏、失效的原因,确定危险结构构件。 因此,结构构件工作应力状态检测是建构筑物可靠性检测评价主要内容之一。     

油气管道盗孔接管修复结构强度分析

管道打孔现象作为第三方破坏的主要形式威胁着油气输送管道的安全运行。焊接接管是一种常见的管道盗孔修复补强方法,但焊接接管导致管道几何形状突变,破坏了原有的应力分布。建立管道盗孔接管修复结构的有限元模型,运用非线性有限元方法对管道在内压载荷作用下的应力分布进行了计算。研究结果表明:焊接接管导致了管道开孔附近区域局部应力集中,且随内压增加应力集中面积逐渐加大;最大应力点出现在管道开孔0o处(管道开孔内壁轴向位置);在保证焊接工艺的情况下,较小的接管管径、与管道主体壁厚相近的接管壁厚具有更好的修复效果。     

基于巴克豪森技术的压力管道表面应力检测

压力管道是危险性较大的特种设备,易因应力集中导致损伤,故检测压力管道表面应力具有重要意义。本文研究了巴克豪森噪声技术的检测原理,噪声的五个特征值与压力管道表面应力的关系。设计应力检测硬件平台,包括检测探头、信号产生模块、数据采集模块和上位机处理显示模块等。开发应力检测的软件,实现数据的采集处理,实时提取MBN信号的特征值,实时监测应力情况。利用巴克豪森技术的快捷、无损等优势,实时精确检测压力管道表面应力,保障其质量安全和使用安全。     

大型游乐设施结构件焊缝设计计算研究

本文以大型游乐设施焊接结构件中最常见的直角角焊缝为研究对象,在垂直拉力和水平推力载荷工况下,研究直角角焊缝不同焊脚高度、不同焊接型式(未焊透和全焊透)和不同熔透率条件下的应力分布和应力集中规律,并通过理论计算和有限元仿真两种不同计算方式对比其优缺点。研究发现,有限元计算更能反映焊缝的真实应力状态;全焊透结构有利于改善焊缝的应力集中;不同载荷工况下焊缝的应力集中位置不同。     

圆形巷道围岩弹性应力场的复变函数解析

为得出圆形巷道围岩弹性应力分布特征,采用复变函数对圆形巷道围岩弹性应力进行解析,得到了与应力函数解法相同的应力场解析表达式,证明了复变函数解法求解巷道围岩应力场的可行性.对圆形巷道边界应力分布规律及沿水平线的应力分布规律进行了分析,结果表明:1)圆形巷道边界的径向应力和剪应力等于0,环向应力集中系数随侧压系数和位置角度变化而变化,与巷道半径无关;2)沿水平线的圆形巷道围岩剪应力等于0,径向应力和环向应力集中系数随侧压力系数和巷道半径变化而变化;3)沿水平线方向,侧压系数对巷道围岩径向应力的影响大于环向应力影响.还分析了侧压系数对巷道围岩应力的影响规律,讨论了侧压系数等于0、大于0小于1、等于1和大于1等4种情况下的巷道边界环向应力分布情况,得出了巷道边界环向应力的拉压区域及环向应力集中系数最大位置.     

45#钢金属磁记忆信号变化特征分析

为研究铁磁试件在不同应力下的磁化特征，对无预制缺陷的45#钢平板试件进行拉伸试验，并在线测量了不同应力水平下试件表面的漏磁场分布，分析了试件表面漏磁场分布与应力分布之间的关系，以及应力对磁记忆信号的影响；在磁记忆特征值提取方面，利用传统的磁场梯度K值，可以有效的检验应力集中部位，实验证明，可以通过此特征值对试件的安全性做出检测及评估。     

基于磁记忆技术的钻杆检测系统研究

钻杆在工作中,要受到不同种类较大的载荷,在这些复杂载荷的作用下,钻杆会产生不同程度的应力集中,而导致微裂纹等缺陷的产生,进而钻杆可能会发生断裂、刺漏等问题,严重影响钻井的正常作业。为了检测钻杆内的应力集中程度能否达到安全使用的标准,课题组基于磁记忆检测方法和Visual Basic及Matlab等软件开发平台,设计出了一套钻杆检测系统,其中钻杆检测装置可方便移动、稳定检测;钻杆检测软件可控制数据采集、分析数据、判断钻杆的安全状态以及输出钻杆的检测结果报告等。采用该检测系统检测使用过的钻杆,检测结果表明,结合钻杆检测装置和检测软件可为钻杆的应力集中提供高效、便利的检测手段,有利于推广磁记忆检测这一先进技术在钻杆检测方面的应用。     

高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部受力行为分析

为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明：拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。     

脉冲涡流检测技术在氨制冷承压设备检验中的应用

为解决氨制冷系统压力容器及压力管道等承压设备在线检验的技术问题,在不拆除保温层状态下完成腐蚀检测。采用脉冲涡流壁厚扫查技术并结合超声波测厚技术验证,可以检测出低压侧承压设备的壁厚减薄状态。通过提高仪器的发射功率、采用聚焦型小探头等方法,检测具有100 mm厚保温层及0.6 mm厚外防护层的设备,并与超声测厚数据比对可知,其相对误差未超过6%。结果表明,脉冲涡流壁厚扫查技术能够实现对低压侧保温设备的腐蚀检测,为氨制冷系统的在线检验提供了技术支持。     

大型冷库液氨储罐结构强度计算分析与校核

针对大型冷库液氨储罐的安全设计问题,应用SolidWorks、ANSYS分别对液氨储罐进行了三维建模和有限元计算,考虑了储罐自重、液货自重和内外压力载荷,进行了储罐整体变形和应力分析,并采用应力线性化方法重点考核了应力集中区域的强度情况。仿真结果表明：储罐的最大应力集中在鞍座与罐体相连的附件,对应力集中区域进行线性化仿真计算后,一次局部薄膜应力和组合应力均在许用值范围内,满足《钢制压力容器——分析设计标准》（JB 4732—1995）要求,为相关压力容器的设计提供了参考。     

铸铁造纸烘缸定期检验及其合于使用评价

本文根据铸铁造纸烘缸的结构特点及潜在损伤机理,通过制定针对性的检验检测项目对烘缸安全状况进行符合性验证。针对检验检测发现的缸体壁厚整体减薄及内表面局部腐蚀超标缺陷,利用有限元软件对造纸烘缸分别进行整体应力分析和凹坑缺陷部位局部应力分析,结果表明烘缸的应力强度均满足标准中的评定要求,为铸铁造纸烘缸长周期安全运行提供技术保障。     

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。     

应力集中对起重机疲劳强度影响实例分析

从使用角度出发,直观介绍电动葫芦门式起重机应力集中影响疲劳强度的现象,从受力分析以及应力集中方面分析裂纹产生的原因,根据国内设计手册以及相关标准,提出减小应力,降低疲劳破坏的解决办法,供施工单位及检验人员参考。     

燃气蒸汽锅炉回燃室前管板及烟管管端开裂分析

通过资料查阅、宏观检查,辅以壁厚测量、无损检测、硬度检测、化学成分分析、显微组织分析等检测方法,对事故锅炉进行分析。得出结论:锅内长期结垢;锅炉启、停频繁;烟管与管板的连接部位较大集中应力;多次交变热应力的共同作用产生了疲劳裂纹。