叉车属具裂纹疲劳破坏实例分析

使用过程发现叉车属具普遍存在裂纹问题,作者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,提出属具最大工作级别的使用情况,降低疲劳破坏的解决办法,供施工单位及检验人员参考。     

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。     

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。     

1000MW超超临界锅炉低过进口集箱管接头裂纹分析

从制造、安装、结构特性、运行、检修等方面,对某电厂超超临界百万机组锅炉低温过热器进口集箱管接头角焊缝和鳍片焊缝多次出现的裂纹问题进行了分析和探讨。结果表明,结构特性和运行原因导致的管接头温差应力热疲劳,安装过程管接头鳍片焊缝焊接缺陷、焊接残余应力和应力集中,以及检修中鳍片处理质量不佳和多次返修造成的材质劣化等因素共同导致了管接头裂纹的产生和扩展。最后,提出了该问题的处理建议。     

磁记忆技术在储罐罐壁应力集中检测中的应用

将磁记忆技术应用于储罐罐壁应力状态检测,发现了典型的整圈应力突变现象。利用常规无损检测方法复验,排除了宏观缺陷存在,判定是由于应力集中引起的早期损伤。并针对罐壁的应力分布状态及储存介质腐蚀特性进行了应力集中原因的研究和分析,为后期储罐使用及维护提供相应的对策。     

煤层小褶曲应力分布数值模拟

为研究煤层小构造对矿井安全生产的影响,在分析力学模型基础上,利用FLAC3D软件对煤层小型褶曲进行了应力分布数值模拟,并基于残余构造应力场反演分析,研究了煤巷掘进工作面靠近小型褶曲时工作面前方煤层应力变化情况。结果表明:发生小褶曲形变过程中,煤层内部不同部位的应力性质趋于稳定,应力集中程度发生明显变化;当变形停止后,褶曲不同部位的应力集中程度存在很大差异;对褶曲煤层进行巷道开挖,随着工作面向褶曲轴推进,工作面前方会出现应力异常变化。以上现象结合瓦斯运移规律,可以从地质力学的角度解释煤层小褶曲导致瓦斯异常涌出和瓦斯动力灾害的原因。矿井生产实例也证明了小型褶曲的重要影响。     

液化气球罐疲劳分析与抗疲劳研究

为了对液化气球罐的疲劳失效进行分析以及提高液化气球罐的抗疲劳性能,了解和掌握了压力容器的寿命特性并对液化气球罐的应力进行分析。之后基于压力容器的设计规范对液化气球罐的疲劳寿命进行了分析。按照美国ASMEVII-2规范进行计算,根据现行使用液化气罐的使用条件,计算出在不做疲劳分析时,该容器可以安全使用31．25年,文章最后给出具体的抗疲劳措施,包括：冷作硬化处理、降低应力集中、机械超载以及消除残余应力等,保证使得正常使用情况下容器不发生疲劳失效。     

非柔性连接石化储罐配管温差应力分析与对策

储罐配管在温差作用下产生热位移会导致管壁产生热应力,未采用柔性连接的配管由于热应力集中作用可能发生破漏。针对与石油化工储罐非柔性连接的配管的安全问题,应用ANSYS有限元分析软件模拟计算石化企业典型配管的热应力分布;根据不同类型配管的分析结果,提出了工程技术与管理方面的针对性安全措施。研究结果表明:温差效应对石化储罐配管热应力影响显著,随内外温差的增加,配管应力集中的区域增大,最大热应力值增大;补偿措施能够改善配管的柔性,降低配管应力;约束载荷限制配管热膨胀从而增大配管应力;三通管是多根配管接合的区域,这种复杂管道交汇处会形成明显应力集中。研究结果对于提高石油化工非柔性连接配管安全性有一定的指导意义。     

基于力电耦合冲击矿压电磁辐射预测法的研究

笔者首先提出了煤岩变形破裂过程电磁辐射与应力耦合的概念 ,然后在实验研究、理论分析和数值模拟的基础上从力电耦合的角度研究了煤岩冲击矿压预测的电磁辐射法 (EME)。研究结果表明 :FLAC3D方法能对矿山巷道掘进过程煤岩内部应力场进行有效的数值模拟 ;电磁辐射信号主要来源于应力集中区 ,在场点监测到的电磁辐射信号主要是应力集中区煤岩变形破裂过程产生的 ;EME信号呈现出与煤岩内部应力变化相同的规律 ;利用力电耦合方法研究煤岩冲击矿压电磁辐射预测法是可行的。笔者最后还对未来煤岩冲击矿压电磁辐射预测法的研究进行了展望。     

某探井P110 S油管断裂失效原因分析

通过对断裂失效的某探井P110S油管的断口形貌、载荷受力、腐蚀产物、材质性能等方面进行详细观测及试验分析,结合油管服役的井下工况条件,发现局部腐蚀部位易发生应力集中,同时管柱底部被卡受较大拉伸载荷,导致裂纹在管柱应力集中部位形核并扩展,发生应力腐蚀开裂,最后由于强度不足导致管柱在上提过程中被拉断.     

基于ANSYS的某一高压调压站管线应力分析

本文利用ANSYS对某一高压调压站管线进行应力分析,结果显示,应力集中区域主要分布在管道的两端弯头处和固定端与地面接触部分的外侧。     

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明：圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2～3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。     

压力容器在用磁记忆检测

在用压力容器的应力集中部位,在温度、压力和介质作用下会产生裂纹等危险性缺陷。采用金属磁记忆检测技术,能准确快速发现在用压力容器应力集中部位,实现在役压力容器损伤的早期诊断,为保证压力容器安全运行作贡献．     

新型钢结构法兰节点不同加强环板的数值模拟研究

设计制作了一种采用高强螺栓连接的新型法兰外环板式节点试件,在低周往复加载试验研究中,直角型加强环板转角处存在应力集中现象。以该试验为基础,通过大型有限元软件ABAQUS对试件进行数值模拟,将模拟与试验所得到的破坏机制、滞回曲线和骨架曲线的结果进行了对比验证,证明了ABAQUS模型的可靠性。为避免上述直角型加强环板中存在的应力集中现象,将模型中加强环板转角构造形式改为圆弧型,比较了不同形式下的节点破坏模式以及滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力、刚度退化等抗震性能参数,结果表明：圆弧型转角形式能够较好地避免节点直角型加强环板转角处的应力集中且提升了抗震性能。数值模拟研究为该新型法兰外环板式节点的深入研究与工程应用提供了一定的理论基础。     

破碎煤体再造矩形通道受力分析

为了在煤层巷道垮落后快速建立安全稳定的再生救援通道,并了解通道垮落后垮塌体的力学性质,将煤层通道垮落后破碎的煤块视为均质散粒体,通过理论分析及数值模拟,分析了在散粒体中修复新通道的基本力学特性。研究结果表明:理论分析可知,当散粒体作用在通道顶板上时,应力集中区域在顶板中部,并向两侧逐渐减小;当散粒体作用在通道两帮时,应力集中区域在两帮的底部,最大值与通道一侧的散粒体面积与截面周长的比值呈正相关;与理论分析结果相比,数值模拟分析忽略了两帮上部散粒体的影响,模拟计算所得出的应力与理论分析结果有所不同。     

卷筒轴断裂的应力集中分析

采用ansys有限元分析软件，对起升卷筒轴台阶附近进行应力分析，计算出阶梯轴不同结构形式产生不同的最大应力值，比较结构对应力集中的影响，为卷筒轴优化设计提供理论依据。     

煤田采空区对地面地震动的影响

研究了煤田采空区对地面地震动的影响以及采空巷道的动应力分布。采空巷道用地表下圆孔来近似模拟,入射波场为造成较大震害的SH波。该问题采用镜像法求解,利用波函数展开和内域型Graf加法公式将解答归结为一组无穷代数方程组的求解,截断该无穷代数方程组可求得该问题的数值结果。最后,通过算例考虑了圆孔的动应力集中和地表动位移。结果表明,圆孔的动应力集中和地表的位移取决于入射波频率、角度和圆孔半径、埋深。该研究结果为煤田采空区的地震安全工作提供有益的参考。     

对QTZ63塔式起重机事故的力学分析

以某塔式起重机事故为例,运用有限元计算的方法对实体单元模型局部进行计算,讨论刚性不足和应力集中对材料受力的影响。分析造成结构损坏的原因,并在结构上提出相应的改进措施。     

冲击地压与微震影响因素的关系研究

矿震的发生受多个因素耦合控制。为研究不同诱因条件下矿震分布对冲击地压的影响,基于反演计算推导,得到走时与临界距离公式,并借助微震检测手段,结合现场开采实际,从关键层运动、回采速度的稳定性的角度分析矿震发生机制与分布。研究发现,矿震的发生可分为若干个活动周期,强矿震的发生均处在矿震活动周期内峰值位置;关键层处微震信号最为集中,信号首先于基本顶处集聚,后逐渐向关键层扩展,后再次于基本顶处集中显现;回采速度的变化能够引起突发性顶板垮落,加快回采速度,会造成工作面前方出现高应力集中区,且高应力集中区随工作面的推进逐步向工作面靠近;日进尺突然增加使里氏震级与频次的曲线出现较为强烈的波动。     

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.