Effects of thickness profile and inner/outer of localized thin area defects on the remaining strength of pressure equipment

When encountering pressure equipment with a structural defect such as a local thinning defect (LTA), a critical question often arises regarding the safety of continued operation. This is primarily determined by the strength at the LTA zone, as it represents the weakest point of the structure. The remaining strength factor (RSF) is proposed as an indicator to evaluate the remaining strength and life of pressure equipment when a severe LTA is identified. The API 579/ASME FFS standard offers a series of practical engineering approaches for field engineers to follow, which have achieved great success. However, it has been found that the simpler Level 1 and Level 2 approaches sometimes fail to differentiate between LTAs on the inner or outer surface of the pressure equipment, yielding identical numerical processes and results. Moreover, the use of critical thickness profiles to replace the actual thickness profile in analysis can lead to overly optimistic estimation of the RSF, posing a potential danger when the RSF is close to the allowable limit. Key issues investigated in this study include: (a) discrepancies caused by the use of simplified critical thickness profiles or parabolic profiles, as API 579 suggested, on the RSF; (b) differences in RSFs when the same LTA is on the inner and outer wall; and (c) comparisons of membrane stress and bending stress, as well as their influences on the RSF at the cross-section of the vessel wall. It can be concluded with certainty that all simplified geometries (CTP and PTP) tend to underestimate the RSF and should be used with caution. Additionally, the actual remaining strength of the outer LTA was found to be slightly lower than that of the inner LTA of identical size. Therefore, when remaining life and derating for prolonged operation are of interest, finite element analysis on pressure equipment with the LTA is recommended.     

大型地下厂房围岩三维粘弹塑性数值模拟

目前,地下工程围岩尤其是大型岩石地下工程围岩的粘弹塑性分析研究少见报道。针对这种情况,本文根据西原粘弹塑性流变模型相关理论开发了hhu-vp流变计算软件,以用于大型岩石地下工程围岩粘弹塑性流变数值模拟分析;并以一简单算例与软件FLAC-3D比较,结果偏差在容许范围内。将其应用于水布垭大型地下洞室围岩流变研究中,对该地下洞室的施工开挖及支护处理过程进行了模拟,提出了支护处理意见,并对其运营期的长期稳定性作出了评价。     

低硬度大直径橡胶隔震支座竖向荷载作用下钢板应力研究

采用大型通用有限元程序,对低硬度大直径橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的基本性能进行了精细有限元分析.分析了在竖向荷载作用下支座上下封板、内部钢板的各种应力分布,以及支座顶部是否施加竖向同位移约束、支座孔径比、橡胶材料G值、内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度之比对支座内钢板受力的影响.结果表明,内部钢板最大Mises应力、...     

砼芯水泥土搅拌桩基坑支护的有限元分析

砼芯水泥土搅拌桩支护方法异于常用的支护方法,没有现成的经验可借鉴,用普通的近似方法分析和设计有较大难度。为了准确了解基坑支护结构的变形情况,确保工程安全,也为了便于该新型支护方法的推广,对该基坑支护形式进行了二维有限元分析。有限元分析中采用理想弹塑性模型,考虑了支护结构和土体之间的相互作用,并将计算结果与普通的近似方法计算结果进行了比较,发现用普通近似方法进行设计存在一定的安全隐患。对砼芯水泥土搅拌桩支护设计涉及到的水泥土桩长、方桩桩长、岩土的弹模、桩间距等关键参数进行了分析和讨论,最后对砼芯水泥土搅拌桩支护设计提出了可行建议。     

双层多孔隙沥青路面吸音降噪有限元分析

针对单层多孔隙沥青路面容易阻塞的问题,提出双层多孔隙沥青路面结构形式,采用有限元的方法,应用空气介质和吸声结构的声一固耦合模型,通过大型商用软件ABAQUS对多孔隙沥青路面吸声结构的吸声性能进行数值仿真模拟,分析了双层多孔隙沥青路面中空隙率组合以及厚度组合下的降噪特性,据此提出适宜的双层多孔隙沥青路面结构参数,计算结果表明双层多孔隙沥青路面结构,当上层空隙率为10％,下层空隙率为25％,上层厚度为2cm,下层厚度为4cm时,吸声效果较好。结论可为双层多孔隙沥青路面的应用提供理论基础。     

PCC桩水平承载特性足尺模型试验与数值模拟

通过进行大型模型槽足尺模型试验,根据桩身变形和桩身弯矩的试验结果,分析了水平荷载作用下现浇混凝土大直径管桩(以下简称PCC桩)的水平承载特性和桩-土共同作用性状。采用大型通用有限元软件ABAQUS对PCC桩的水平承载特性进行了数值模拟,计算结果与试验结果符合得较好,并进一步探讨了PCC桩水平承载特性的主要影响因素。结果表明:表层土体的弹性模量对水平受力性状影响较大,表层土体的厚度对桩身水平位移也有较大影响,因此可以通过改良表层土体来控制桩身水平位移,以达到工程设计要求;土体强度参数对水平承载特性也有影响,尤其是内摩擦角和粘聚力较小时更为明显。     

纯弯荷载下厚型钢结构防火涂层破损的试验研究和数值分析

厚型钢结构防火涂层因其耐火性好、性能稳定而成为最常用的防火保护形式之一,但厚型防火涂层易在地震和冲击等作用下发生破损和脱落,这将影响钢结构的抗火性能。为了认识厚型钢结构防火涂层的破损模式,本文对涂有厚型防火涂料的钢板件进行了纯弯荷载试验,运用有限元分析软件AN SY S对试验全过程进行了模拟分析,并与试验结果相对比。结果表明:受弯构件压区涂层的破损模式主要为涂层-钢板界面破损,拉区涂层的破损模式与涂层厚度有关,当涂层厚度较薄时,主要为涂层内部拉裂,涂层厚度较厚时,主要为涂层-钢板界面破损;涂层厚度越厚,界面破损出现得越早;若在涂层上贴置应变片,会使涂层的界面裂缝和横向裂缝提早出现。     

城沐一线500kV线路取消架空地线力学性能分析

架空地线的主要作用是防止雷电直击导线,但在冬季,由于架空地线线径较细,强度较低,多次因地线覆冰引发断线、跳闸事故,因此提出了取消重冰区500 k V线路架空地线的做法。使用有限元仿真工具ANSYS Workbench,以城沐一线500 k V线路三基杆塔为对象进行建模,对取消地线前后城沐一线的力学性能做了仿真计算。计算结果表明,在不同的覆冰强度下,取消地线后杆塔塔头及塔身主材所受拉力及应力都有所下降,提高了整个塔线体系在冬季运行的可靠性。结果可为冰区超高压电网的运行维护工作提供指导。     

多参数环境试验舱焊接残余应力的有限元计算及分析

在钢结构舱体制造中,焊接是最主要的加工手段。焊接变形一方面导致结构变异,尺寸精度和承载能力下降,另一方面,在温度大幅度周期性变化过程中,应力集中等因素引起的早期结构失效是工程实践中的重大隐患。采用有限元方法,分析了一种步入式多参数环境试验舱焊接结构在焊接过程中的瞬态三维应力和形变,同时给出了在-70℃工况下的三维应力与变形分布,具有一定的参考意义。     

铝合金表面阳极化层环境损伤失效行为研究

目的研究7B04铝合金硫酸阳极化层环境作用下的失效行为,分析单独盐雾试验和环境谱作用下阳极化层的损伤行为和影响因素。方法通过中性盐雾试验和环境谱周期性试验(盐雾试验+温度试验)研究了硫酸阳极化层在不同腐蚀时间或不同腐蚀周期下的腐蚀损伤变化过程,并采用体视显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了不同腐蚀时间下或不同腐蚀周期下的表面形貌,结合有限元方法研究了阳极化层与铝合金基体热膨胀系数不匹配引起的热应力,定量分析了热应力对阳极化层失效行为的影响。结果经历中性盐雾试验和环境谱试验的硫酸阳极化层损伤失效现象是不一样的,中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要呈鼓起开裂失效,而环境谱试验中硫酸阳极化层以开裂剥落失效为主。结论中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要是腐蚀介质通过表面微孔进入基体,导致基体腐蚀阳极化层鼓起,而环境谱试验因温度作用产生的热应力引起了硫酸阳极化层的开裂,形成了腐蚀介质进入基体的通道,引起阳极化层的剥落。