环向缠绕气瓶金属内胆表面裂纹的应力强度因子计算

本文利用弹塑性理论对环向缠绕气瓶自紧及服役工况进行应力分析,推导得出不同工况下,气瓶的复合材料和内胆的应力、应变计算公式,并展开讨论。以金属内胆应力计算公式为基础,借鉴平板椭圆形表面裂纹应力强度因子公式,给出了金属内胆表面椭圆形裂纹应力强度因子的计算方法。通过算例表明,内胆裂纹的应力强度因子除与裂纹几何参量、气瓶内压相关,还与气瓶制造时自紧工艺相关,同一气瓶设计,最小、最大自紧引起的应力强度因子相差36%。     

海底悬跨管道表面双裂纹数值分析

为了研究海底油气管道多个裂纹间相互作用对管道产生的影响,针对海底悬跨管道表面双裂纹的相互作用,采用有限元方法建立双环向表面裂纹模型,采用围道积分法求解双裂纹下的应力强度因子,研究了不同边界条件下,不同尺寸裂纹间的相互影响规律,并对比了单裂纹下应力强度因子的变化情况。研究结果表明:不同尺寸的裂纹对双裂纹的相互影响规律有一定影响,且双裂纹应力强度因子最大值均出现在裂纹最深点处;弹簧边界下双裂纹相互影响规律与简单边界下相互影响规律明显不同;不同边界条件对悬跨管道双裂纹应力强度因子的影响较大。研究结果可为海底悬跨管道的失效分析提供参考依据。     

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。     

连续管复合裂纹的应力强度因子有限元分析

针对解析法计算连续管复合裂纹应力强度因子繁琐的问题,引入扩展有限元法（XFEM）进行分析。应用有限元软件ABAQUS计算不同裂纹角度对应的连续管Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型裂纹的裂尖应力强度因子KⅠ,KⅡ,KⅢ,分析了裂纹角度对应力强度因子的影响,并模拟得到了受单向拉伸载荷的连续管裂纹扩展的整个过程。研究结果表明:扩展有限元解与计算解很接近,验证了利用扩展有限元法计算复合型应力强度因子的有效性。随着裂纹夹角θ的增大,裂尖处KⅠ不断减小、KⅡ始终很小,可以忽略、KⅢ先增大后减小、总应力强度因子K不断减小。通过扩展有限元法计算出裂尖应力强度因子,可有效预测含裂纹CT80连续管的安全性。     

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。     

超高强度钻杆低温断裂性能及裂纹扩展特征研究

超高强度钻杆在冬季低温环境下容易发生脆性断裂事故,为了从断裂力学角度揭示其冷脆现象的本质,采用ZBC2302-D型示波冲击试验机,获得了不同温度下超高强度钢在冲击断裂过程中的力-位移曲线,并对比分析了冲击功、起裂功和裂纹扩展功之间的变化关系。采用国家标准GB 4161—2007中的计算公式,计算了冲击试样的裂纹扩展量Δa和阻抗应力强度因子K_R;同时,引入K_R阻力曲线,得到超高强度钻杆在不同温度下的剩余强度图。结果表明,当冲击试样开始出现裂纹时,随温度降低,钻杆的初始起裂应力有所增加,出现硬化现象。当钻杆出现一定长度的裂纹时,随温度降低,阻抗应力强度因子越来越小,而且降低速度越来越快,剩余强度也表现出相同的变化趋势。随温度降低,材料抵抗裂纹扩展的能力逐渐下降,表明钻杆在低温下更容易断裂。     

磨料形状对磨料气体射流冲蚀性能的影响研究

为明确磨料形状对高压磨料气体射流冲蚀效果的影响规律,基于LS-DYNA数值分析了磨料冲蚀靶体应力分布,根据横向裂纹和纵向裂纹建立了考虑磨料球形度的磨料射流冲蚀体积计算模型;分析了磨料形状的球形度,通过高压磨料气体射流破岩实验得出了磨料形状对冲蚀体积影响规律;对比分析理论计算结果和实验数据,验证计算模型吻合度较高,模型数学形式简单,且具有较好的工程适用性;结合理论分析和实验结果得出,磨料形状对冲蚀效果具有显著影响,随磨料球形度的增大,冲蚀体积呈指数增加;在相同冲蚀粒子数以及冲击动能情况下,磨料粒子球形度越高,棱角越尖锐,冲蚀体积越大。为高压磨料气体射流的磨料优选提供理论依据,冲蚀性能预测提供简易算法。     

氢化物诱致金属稳态裂纹扩展数学模型的应用

在温度和裂尖速度恒定、平面应变和小规模屈服、小规模氢化物沉淀条件下,应用有限元法研究氢化物诱致金属稳态裂纹扩展的信息.在考虑氢扩散、氢化物沉淀、非机械能量流和氢化物/固溶变形等多物理的耦合现象条件下,有限元结果和导出的分析表达式给出的结果都证实应力平稳平台的存在,且两种计算结果相当一致.分析关系式基于氢化学平衡并明确表明了温度、远端氢浓度和氢化物弹性性态效应.裂纹尖端场特性用于发展断裂准则和估计应力强度因子阈值.当归一化应力强度因子趋于零时,临近应力强度因子阈值的裂尖场产生,表现为氢化物沉淀区出现常静水应力.随着归一化应力强度因子值增加,裂纹扩展裂尖场从阶段I演化到阶段II,氢化物沉淀区域实际尺寸减小并偏离平台水平,裂尖场附近的力学响应基本和金属中不含有氢的工况一致,此时裂尖场强烈依赖于远离裂尖场的氢浓度.     

基于VP-MFC的采煤机摇臂系统齿轮性能退化可靠性分析

齿轮作为采煤机摇臂系统的关键零件,其性能退化对采煤机的工作可靠性有着重要影响。建立了采煤机摇臂系统的刚柔耦合虚拟样机（VP）模型,基于仿真结果,计算得到温度载荷,应用ANSYS对摇臂系统的薄弱齿轮副进行多场耦合（MFC）分析,得到了齿轮的温度场及结构场云图。建立引入裂纹后的齿轮有限元模型,利用FRANC3D对其进行断裂裂纹扩展数值模拟,得到了齿轮的裂纹前缘应力强度因子、扩展轨迹与疲劳寿命。提出以齿轮的裂纹扩展疲劳寿命和可靠度为退化指标的定量评估方法,结果表明齿轮性能退化成指数分布。将虚拟样机、多场耦合与断裂力学相结合,为齿轮性能退化可靠性研究提供了新的方法。     

球罐支柱角焊缝着色渗透探伤

球罐焊缝由于受拘束应力条件及焊接残余应力等因素的影响,产生裂纹及遗留严重缺陷的倾向性是严重的,其中表面裂纹比内部裂纹具有更大的危险性。球罐支柱角焊缝(见图1)形状特殊,受力状况复杂,尖角部位应力易集中,产生缺陷和表面裂纹的可能性更大。对于球罐支柱角焊缝表面缺陷,常用的射线探伤,超声波探伤方法是无法检测的,磁粉探伤法对其焊缝的下部也无能为力。鉴于此,我们在承担上钢五厂、上钢一厂和宝钢总厂的10台     

基于因子分析的开采层瓦斯抽采方法选择

基于煤与瓦斯的七个基本参数,应用因子分析方法,得到了反应本煤层抽放难易程度、突出危险性及瓦斯涌出量(不考虑邻近层影响)的三个因子。依据因子得分对开采层瓦斯抽放难易程度及煤与瓦斯突出危险性进行了分类,进而对开采层瓦斯预抽方法进行判断。结果表明,采用因子分析的方法进行开采层瓦斯预抽方法的选择与现场抽放设计基本一致,并且对于传统方法无法分类的情况也给出了合理的分类判断。采用该方法可以较客观、合理的选择开采层瓦斯抽采方法。     

Classification technique for danger classes of coal and gas outburst in deep coal mines

In this investigation a new classification technique based on artificial neural network (ANN) and exponent evaluation method (EEM) has been developed to classify the danger classes of coal and gas outburst in deep mines. A weight computing model of mutual affecting factors is derived from backward algorithm of ANN (BA-ANN), which diminishes the influence of factitious factor, the environment factor and the time factor to the weight. The BA-ANN model is used for modeling the correlation between danger class and 12 affecting factors of coal and gas outburst and calculating weights of interconnection factors, which performs very well. In order to classify danger classes in a daily routine, the EEM with the well trained weights which are from BA-ANN, is performed in a deep mine. The case study shows that this new technique is useful to classify danger classes with quick and accurate computation. Moreover, the weight computing model of BA-ANN can be extended to other safety issue in different fields as well.     

基于博弈论与可拓学的非正常接发列车人因风险评价

为更加准确且全面地对非正常条件下接发列车作业人因风险进行评价,提出基于博弈论与可拓学的人因风险评价模型。在工作人员认知机理的基础上,构建认知行为模型,考虑到人因风险指标数据的特性,利用博弈论的思想将由AHP法得出的主观权重与由熵值法得到的客观权重进行最优组合,克服了单一赋权法的不足;引用可拓学原理,建立多级可拓评价模型,修正了风险评价的偏差,使人因风险评价更加准确。实例计算表明:此方法运用到铁路非正常条件下接发列车作业人因风险评价是有效的,且可为科学制订风险控制措施提供依据。     

基于模糊层次综合法的炼铁厂评价模型及应用研究

运用模糊层次综合评价法建立炼铁厂安全评价的模型,该模型能有机地将炼铁厂的安全管理、设备设施、人员和环境等因素结合起来,依据各因素对系统安全影响的大小,决策者可对其采取相应的改进措施以有效地控制事故的发生。通过对炼铁厂安全性的分析,其评价结果和现实情况基本相符,能较为全面反映整个系统的安全性和各因素对系统安全性的影响大小,为炼铁厂的安全评价提供了一种有效的综合评价方法。     

火灾中闭式喷头响应时间的概率分布特性研究

喷淋系统中闭式喷头响应时间受火灾增长因子、径向安装距离和喷头响应时间指数等因素的影响。通过对喷头响应时间的模拟数据的统计分析,建立了包含火灾增长因子、径向距离和喷头响应时间指数等参数的喷头响应时间模型。考虑火灾增长因子和径向距离的随机性,获得了喷头响应时间的概率分布特性。研究结果表明,径向距离和火灾增长因子对喷头响应时间的分布特性影响显著。随着火灾增长因子的增大和径向距离的缩小,喷头在较短时间内响应的概率增大。随着径向距离的缩小,喷头响应时间指数对喷头响应时间分布的影响变小。研究可为优化喷头布置和评估喷头响应的有效性提供分析工具。     

基于风险等值线的职业安全评价分级方法

依据危害因素引发工伤、职业危害事件的后果严重度和可能性来开展职业安全评价,在严重度和可能性的定量评价基础上,引入等值风险线的概念,建立风险评价分级方法,并在单一危害因素的职业安全评价基础上建立了作业场所、工厂、企业的职业安全(风险)评价分级方法.通过应用实例分析,验证了该方法的可操作性.     

电力技工《安全意识相关因素量表》的编制

为了弄清影响电力技工安全意识的相关因素,编制具有标准化指标的安全意识相关因素量表,在深度访谈、开放式问卷调查和参与式观察基础上提出主体认知、团队氛围、工作态度、学习与激励、责任与危险想象和经历体验等6个与安全意识相关的因素,并编制量表,经试测和大规模抽样调查,在数据统计的基础上,对量表进行标准化。探索性因素分析所析因子与理论构想吻合,验证性因素分析TLI和CFI值为0.98,模型拟合较好。再测信度高为0.986(P<0.001),a系数为0.818。该量表科学有效,可用于实际评估电力技工的安全意识。     

基于改进AHP的地下矿突水风险评价

地下矿突水风险的有效评价是矿井水害防治与安全开采的基本前提与重要基础。为了科学有效地评价地下矿突水事故风险,在深入研究分析与归纳地下矿突水因素的基础上,构建了较为全面的矿井突水事故风险评价指标体系,体系包括7个一级指标,各一级指标有与之对应的二级指标。应用德尔菲法对各项指标进行统一打分并求平均值,对层次分析法进行改进并应用于确定各项指标的权重,然后根据风险评价模型计算出评价结果。最后,结合国内某典型矿山进行实际的应用,所得结果与实际情况一致性较好,说明该方法可以提高矿井突水风险评价的有效性与准确性,具有较好的可行性。     

基于层次分析法的烟火药制造过程爆炸事故分析

结合烟花爆竹行业安全评价经验,在危险源辨识理论的指导下,运用因果图法对该过程发生的爆炸事故进行定性分析,找出导致事故发生的因素;再运用层次分析法(AHP)进行定量分析,建立层次结构模型,求出各因素的权重,得出各因素的重要程度,从而确定导致事故发生的关键因素,以此作为事故预防的重点。结果表明,人的不安全行为是影响事故的主导因素,此结论符合烟花爆竹行业生产现状,可以为企业制定合理的、有针对性的对策措施提供依据。     

行为形成因子与人为差错模式的定性关联分析

为揭示人为差错的发生规律以便有效管理人为差错,研究行为形成因子与人为差错模式间的对应关系。将行为形成因子作为情景环境的表征,在SRK(skill,rule,knowledge)模型的基础上,将认知功能的效能分为3种指标:全面性、准确性和效率,将认知功能与效能指标相结合得到人为差错模式的分类。在此基础上,根据经验详细分析行为形成因子对认知功能3种效能指标的影响,得到行为形成因子与人为差错模式的关联关系表格。该关联关系是定性的,包含密切关联、重要关联、一般关联和没有关联4种关联程度,不但可以用于人为差错事件的调查,而且可以用于人为差错模式的预测。