直管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子KⅠ的有限元分析 被引量：6

1

作者 喻健良 闻拓 +1 位作者 闫兴清 伊军 《化工装备技术》 CAS 2012年第1期10-13,共4页

利用有限元法对含外表面轴向裂纹的直管进行了分析,应用有限元软件ANSYS建立了裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并... 利用有限元法对含外表面轴向裂纹的直管进行了分析,应用有限元软件ANSYS建立了裂纹有限元模型,采用参数化建模对内压下裂纹的应力强度因子KI进行计算,得出了影响应力强度因子的主要因素。计算表明,应力强度因子随a/t及a/c成线性变化,并与t/Do为乘幂关系。一般情况下,表面裂纹在最深点(90°)处应力强度因子最大,然后随着角度的减小应力强度因子依次减小。但是在最浅点(0°)处应力强度因子有回升趋势,且随着a/t的增加,这种回升趋势逐渐明显,当a/t=0.8时,甚至出现最浅点KI超过最深点KI的现象,这时对于结构的脆性起裂位置要慎重判断,不能单纯地以最深点KI为断裂依据。 展开更多

关键词 应力强度因子 有限元法 表面裂纹 半椭圆裂纹 直管

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波浪载荷作用下海洋结构焊趾表面裂纹的应力强度因子计算 被引量：2

2

作者 闫小顺 黄小平 +1 位作者 梁园华 李洛东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期288-293,299,共7页

提出一种考虑波浪外载荷影响的应力强度因子计算方法,并通过与权威经验公式进行对比以验证其有效性;在不同的浪向、频率下对某半潜平台立柱与撑杆连接处肘板焊趾表面裂纹应力强度因子幅值进行计算.结果表明:由经验公式所得应力强度因子... 提出一种考虑波浪外载荷影响的应力强度因子计算方法,并通过与权威经验公式进行对比以验证其有效性;在不同的浪向、频率下对某半潜平台立柱与撑杆连接处肘板焊趾表面裂纹应力强度因子幅值进行计算.结果表明:由经验公式所得应力强度因子幅值与实际波浪载荷作用下的结果差别很大;可根据部分计算结果预测不同波浪载荷作用下不同尺寸裂纹的应力强度因子幅值. 展开更多

关键词 半潜平台 半椭圆裂纹 应力强度因子 裂纹扩展 波浪诱导载荷

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基于相互作用积分法对有限厚度半椭圆表面裂纹经验公式的精度分析 被引量：2

3

作者 侯帅 朱有利 +1 位作者 邱骥 孙晓峰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1479-1484,共6页

采用相互作用积分法计算了有限厚度半椭圆表面裂纹基准问题的应力强度因子沿裂纹的分布,并与经验公式和等效域积分法计算的应力强度因子做了对比。首先通过与等效域积分结果的比较,验证了相互作用积分在该问题上的计算精度。之后,采用... 采用相互作用积分法计算了有限厚度半椭圆表面裂纹基准问题的应力强度因子沿裂纹的分布,并与经验公式和等效域积分法计算的应力强度因子做了对比。首先通过与等效域积分结果的比较,验证了相互作用积分在该问题上的计算精度。之后,采用相互作用积分法和经验公式计算了不同裂纹形状比,不同有限厚度比条件下的应力强度因子沿裂纹的分布,比较了经验公式产生的相对误差。结果表明在有限厚度比较大时,经验公式计算结果的误差较大。通过分析,给出了经验公式的适用范围。 展开更多

关键词 半椭圆裂纹 有限厚度 应力强度因子 相互作用积分法 等效域积分 经验公式

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管线钢半椭圆裂纹体的弹塑性断裂分析 被引量：2

4

作者 王钟羡 张瑞峰 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2011年第6期728-731,共4页

基于J-A2双参数断裂理论,对带半椭圆表面裂纹和单边贯穿裂纹的拉伸试件进行弹塑性断裂分析.计算并比较了X80和X100钢裂纹体在裂纹宽度相同、深度不同时的断裂驱动力J和约束参数A2.根据2种钢的断裂失效曲线,对椭圆裂纹最深点及相应深度... 基于J-A2双参数断裂理论,对带半椭圆表面裂纹和单边贯穿裂纹的拉伸试件进行弹塑性断裂分析.计算并比较了X80和X100钢裂纹体在裂纹宽度相同、深度不同时的断裂驱动力J和约束参数A2.根据2种钢的断裂失效曲线,对椭圆裂纹最深点及相应深度的单边裂纹进行断裂分析比较.结果表明:椭圆裂纹深度的改变主要影响J积分值而对约束水平影响不大;裂纹深度及J积分均相同时,椭圆裂纹最深点与单边裂纹拉伸试件裂纹尖端的约束情况有较大差异,裂纹较深时,单边裂纹拉伸试件裂尖的约束水平要高于半椭圆裂纹情形;一般情况下对这2种钢椭圆裂纹体进行失效评估时,利用平面应变模型的计算结果会偏于保守,但对X100钢的浅椭圆裂纹则相反. 展开更多

关键词 半椭圆裂纹 弹塑性断裂 约束 压力管道 有限元分析

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内壁含轴向半椭圆裂纹压力容器热弹塑性效应数值分析 被引量：2

5

作者 王为清 杨立 +1 位作者 李彦强 范春利 《压力容器》 2015年第5期42-49,共8页

基于固体材料的热弹塑性效应,采用单向耦合数值分析方法,对内壁含有轴向半椭圆裂纹压力容器在单调递增载荷下的热弹塑性效应进行了数值分析,得到了含裂纹缺陷压力容器在内压载荷作用下的应力应变分布及演化特点,获得了裂纹前缘以及与之... 基于固体材料的热弹塑性效应,采用单向耦合数值分析方法,对内壁含有轴向半椭圆裂纹压力容器在单调递增载荷下的热弹塑性效应进行了数值分析,得到了含裂纹缺陷压力容器在内压载荷作用下的应力应变分布及演化特点,获得了裂纹前缘以及与之相邻的压力容器筒体外壁节点温度分布及变化规律。结果表明,裂纹最深处的应力集中较裂纹前缘其他区域更为明显,且裂纹长度和深度都对裂纹区域以及与之相邻的筒体外壁区域的温度变化产生影响。当裂纹较小时,外壁面温度不连续范围较窄,甚至难以通过温度不连续性来判明裂纹缺陷的存在;当裂纹较大时,外壁面的温度不连续范围较广,但温度变化最大的区域始终位于与裂纹面毗邻的筒体外壁区域。所得结论可为压力容器内壁半椭圆裂纹缺陷的红外无损检测提供参考。 展开更多

关键词 热弹塑性效应 压力容器 半椭圆裂纹 数值分析

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半椭圆裂纹参数对压力容器应力疲劳的影响 被引量：1

6

作者 聂印 骆开军 +2 位作者 杨明 符文迪 游远飞 《现代机械》 2017年第4期71-74,共4页

对外壁含有半椭圆裂纹压力容器在单调递增裂纹缺陷尺寸下进行有限元计算,得到了压力容器在不同裂纹缺陷尺寸大小下的裂纹前缘应力、应力强度因子、应力循环次数的演变规律。研究结果表明,裂纹长度和深度对裂纹前缘应力及其毗邻的筒体外... 对外壁含有半椭圆裂纹压力容器在单调递增裂纹缺陷尺寸下进行有限元计算,得到了压力容器在不同裂纹缺陷尺寸大小下的裂纹前缘应力、应力强度因子、应力循环次数的演变规律。研究结果表明,裂纹长度和深度对裂纹前缘应力及其毗邻的筒体外壁区域的弹塑性影响较大;对相同立式安装的固定式压力容器,A类焊缝裂纹缺陷压力容器的安全风险较大。所得结论为压力容器对裂纹缺陷的研究提供了参考依据。 展开更多

关键词 压力容器 半椭圆裂纹 裂纹深度 裂纹长度

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用断裂力学对发电机转子本体开裂进行安全性评价

7

作者 杨雨烟 《中国电机工程学报》 EI 1987年第2期-,共13页

本文就发电机转子本体开裂事件,用断裂力学分析方法对其安全性进行了评价。考虑到采用的模型应当力求与真实的开裂情况相吻合,因而针对采用的模型做了不同的修正。最后得到了不同载荷下计算应力强度因子K_i的表达式,用这些表达式计算了... 本文就发电机转子本体开裂事件,用断裂力学分析方法对其安全性进行了评价。考虑到采用的模型应当力求与真实的开裂情况相吻合,因而针对采用的模型做了不同的修正。最后得到了不同载荷下计算应力强度因子K_i的表达式,用这些表达式计算了裂纹尖端附近的K_i值,从而给出了临界裂纹尺寸α_c及安全系数n。为了验证用这些表达式所计算结果的可靠性,与英国同类型情况计算得到的结果作了比较,分析表明,两者的数据吻合良好。最后又用近似的方法给出了转轴的剩余寿命。 展开更多

关键词 断裂力学 裂纹力学 裂纹尖端 裂纹尺寸 裂纹扩展速率 半椭圆裂纹 安全性评价 发电机

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旋转盘型件表面半椭圆裂纹K_I的权函数解法 被引量：1

8

作者 李昂 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期640-647,共8页

计算半椭圆裂纹的Ⅰ型应力强度因子(K_I)是研究含缺陷部件损伤容限、评估剩余寿命的关键技术。针对机械设备类盘型件应力分布复杂、有限元建模繁琐耗时等问题,建立一种计算高速旋转条件下复杂结构盘状部件表面半椭圆裂纹K_I的权函数方... 计算半椭圆裂纹的Ⅰ型应力强度因子(K_I)是研究含缺陷部件损伤容限、评估剩余寿命的关键技术。针对机械设备类盘型件应力分布复杂、有限元建模繁琐耗时等问题,建立一种计算高速旋转条件下复杂结构盘状部件表面半椭圆裂纹K_I的权函数方法。在一定的适用条件下,将盘型件局部小裂纹简化为平板表面裂纹。在半椭圆形状参数0.2≤α≤2、0.05≤β≤0.6的范围内,通过平板表面裂纹模型,拟合得到表面半椭圆裂纹权函数参数M的多元线性表达式,其中拟合值与有限元计算值的残差平方和均值为0.00975。结合某机械设备盘型件的设计特点,研究该权函数法在不等厚及中部突起型圆盘表面径向、切向裂纹问题的适用性。经验证,权函数解与有限元结果的相对误差为-4.45%~2.80%。 展开更多

关键词 应力强度因子 半椭圆裂纹 权函数 盘型件 旋转载荷

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应力-腐蚀环境中含裂纹圆棒状杆件的断裂行为研究

9

作者 金业海 陈丽娜 +2 位作者 王东 盛华 杨玉波 《中国石油和化工标准与质量》 2018年第5期106-108,110,共4页

应力-腐蚀环境中的圆棒状杆件以抽油杆为例进行研究,运用ABAQUS软件,模拟抽油杆表面的半椭圆裂纹。得到了不同尺寸的断裂韧性参数裂纹尖端张开位移(CTOD)的变化规律,半椭圆裂纹的尖端存在很到的应力集中,裂纹易在裂纹的底部进行扩展。... 应力-腐蚀环境中的圆棒状杆件以抽油杆为例进行研究,运用ABAQUS软件,模拟抽油杆表面的半椭圆裂纹。得到了不同尺寸的断裂韧性参数裂纹尖端张开位移(CTOD)的变化规律,半椭圆裂纹的尖端存在很到的应力集中,裂纹易在裂纹的底部进行扩展。结果表明,裂纹长度c为定值时,裂纹尖端张开位移(CTOD)与深度a成正比关系。裂纹长度c越大,裂纹尖端张开位移(CTOD)的增加将幅度越大;裂纹深度a为定值,在a/c较大时,裂纹尖端张开位移(CTOD)与深度a也成正比关系。 展开更多

关键词 裂纹尖端张开位移(CTOD) 有限元模拟 半椭圆裂纹

原文传递

T型焊接件的表面裂纹应力强度因子的计算

10

作者 李珈璐 赵浩兰 曾恺昀 《中国水运（下半月）》 2021年第2期57-58,共2页

为深入研究焊接件的表面裂纹,本文以T型焊接件为研究对象进行焊缝表面裂纹的热-结构耦合应力强度因子的计算。首先运用Solidworks软件建立焊接件的三维实体模型并导入有限元分析软件ANSYS workbench,用workbench在焊缝表面插入半椭圆裂... 为深入研究焊接件的表面裂纹,本文以T型焊接件为研究对象进行焊缝表面裂纹的热-结构耦合应力强度因子的计算。首先运用Solidworks软件建立焊接件的三维实体模型并导入有限元分析软件ANSYS workbench,用workbench在焊缝表面插入半椭圆裂纹(Semi-Eliptical Crack),利用稳态热分析模块(Steady-State Thermal)和静力学分析模块(Static Structural)对焊接件进行稳态热应力分析,得到了焊接件的温度场云图,位移云图及应力云图,以及准确的表面裂纹的应力强度因子,结果显示裂纹中间应力强度因子数值最大,裂纹两端最小。可为同类型应力强度因子的计算提供借鉴,对工程的实际应用有重要的应用价值。 展开更多

关键词 T型焊接件 ANSYS 半椭圆裂纹 应力强度因子 热结构耦合

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含半椭圆裂纹石墨换热管动力特性计算

11

作者 刘敏珊 李亚楠 +1 位作者 董其伍 刘彤 《石油机械》 北大核心 2008年第7期27-30,共4页

利用有限元方法,研究了含半椭圆表面裂纹石墨换热管的动力特性,计算了单裂纹、多裂纹以及不同位置裂纹等多种工况下的频率和振型。采用插值法计算了环形截面半椭圆表面裂纹的应力强度因子,通过对裂纹面积分求出裂纹引起的附加应变能,导... 利用有限元方法,研究了含半椭圆表面裂纹石墨换热管的动力特性,计算了单裂纹、多裂纹以及不同位置裂纹等多种工况下的频率和振型。采用插值法计算了环形截面半椭圆表面裂纹的应力强度因子,通过对裂纹面积分求出裂纹引起的附加应变能,导出含裂纹单元体的刚度矩阵,继而应用有限单元法在Matlab环境下编程计算出该裂纹管的动力特性。 展开更多

关键词 石墨换热管 半椭圆裂纹 动力特性 有限元法

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基于有限元法的含裂纹平板应力强度因子研究

12

作者 姜慧 刘峰 《轻工机械》 CAS 2015年第2期89-91,94,共4页

许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂纹的平板有限元模型,利... 许多结构和设备由于材料本身原因或使用不当会产生表面裂纹。应力强度因子是用来判定含裂纹的设备或结构是否会失稳甚至断裂的重要依据。文中选用存在表面裂纹的有限大平板,用1/4节点奇异单元,建立含表面半椭圆裂纹的平板有限元模型,利用ANSYS对此模型进行应力强度因子的求解。建立不同的模型进行对比分析,得出不同的裂纹长度、深度、板厚等因素对裂纹尖端应力强度因子的影响情况,以及应力强度因子沿裂纹前缘分布规律。发现裂尖处应力强度因子随着裂纹长度的增加而减小,随着裂纹深度的增加而增大;裂纹前缘的应力强度因子,在裂纹最深处最大,由裂纹尖端向裂纹最深处呈现逐渐增大的变化规律。 展开更多

关键词 半椭圆裂纹 应力强度因子 有限元 节点奇异单元

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热交换管内壁子午面半椭圆裂纹应力强度因子数值计算 被引量：10

13

作者 李东方 杨海波 +1 位作者 毛朝晖 张成龙 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第3期253-258,共6页

针对热交换管内壁存在的应力腐蚀开裂的强度问题,对内壁子午面半椭圆裂纹应力强度因子K_I求解模型进行了研究。使用了机加工的方法制作裂纹模型,并利用了光弹法测定K_I,进行了数值求解模型可靠性验证;对热交换管内壁子午面半椭圆裂纹在... 针对热交换管内壁存在的应力腐蚀开裂的强度问题,对内壁子午面半椭圆裂纹应力强度因子K_I求解模型进行了研究。使用了机加工的方法制作裂纹模型,并利用了光弹法测定K_I,进行了数值求解模型可靠性验证;对热交换管内壁子午面半椭圆裂纹在复杂载荷、不同裂纹深度a(1 mm、1.25 mm、1.5 mm及1.75 mm)和不同裂纹形状比a/b(0.1、0.2、0.3…0.8及0.9)下的K_I分布与扩展规律进行了归纳,提出了一些热交换管的疲劳寿命设计、可靠性分析或工况监测建议。研究结果表明:内壁所受压力P_i决定了K_I分布值大小,内外壁温度差ΔT对K_I分布影响也相对较大;将数值解和实验解、文献解进行了对比,其结果相互吻合较好。 展开更多

关键词 应力强度因子 内壁子午面半椭圆裂纹 应力腐蚀开裂 热交换管 数值计算

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圆管外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的有限元研究 被引量：4

14

作者 何家胜 李书容 危卫 《管道技术与设备》 CAS 2008年第2期18-20,共3页

采用1/4节点奇异单元,建立了求解圆筒外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学分析模型,分析了应力强度因子随圆筒外径与内径比k=ro/ri、椭圆率a/b及裂纹的相对深度a/t的变化规律,并结合VB编制出了求解圆筒外表面椭圆裂纹应力强度因... 采用1/4节点奇异单元,建立了求解圆筒外表面轴向椭圆裂纹应力强度因子的断裂力学分析模型,分析了应力强度因子随圆筒外径与内径比k=ro/ri、椭圆率a/b及裂纹的相对深度a/t的变化规律,并结合VB编制出了求解圆筒外表面椭圆裂纹应力强度因子的自动分析软件。 展开更多

关键词 圆管 1/4节点奇异单元 轴向半椭圆裂纹 有限元 VB

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热管内壁倾斜半椭圆裂纹应力强度因子数值分析

15

作者 巫少龙 李东方 毛朝晖 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第6期62-67,共6页

对热管内壁倾斜半椭圆裂纹应力强度因子求解模型进行了分析,结合光弹性法和文献求解法验证了分析模型合理性。在特定复杂热机耦合载荷(轴向拉伸载荷Pa为5MPa,内、外壁承受压力Pi与Po均为3MPa,内、外壁温度T_(i)、T_(o)分别为300℃和250... 对热管内壁倾斜半椭圆裂纹应力强度因子求解模型进行了分析,结合光弹性法和文献求解法验证了分析模型合理性。在特定复杂热机耦合载荷(轴向拉伸载荷Pa为5MPa,内、外壁承受压力Pi与Po均为3MPa,内、外壁温度T_(i)、T_(o)分别为300℃和250℃)下,探讨了不同裂纹面倾斜角度θ_(2)(0°、5°、10°…40°及45°)、不同裂纹形状比a/b(0.4、0.5、0.6、0.7及0.8)和不同裂纹深度a(1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm及2.00mm)的多种三维复合裂纹模型K_(Ⅰ)、K_(Ⅱ)及K_(Ⅲ)值,分析了各应力强度因子分布规律。分析结果表明,在给定的复杂载荷工况下,复合应力强度因子中的三个分量占比从大到小依次为Ⅰ型、Ⅲ和Ⅱ型,而且Ⅱ型所占比例远小于其他两型,分析结果可为实际工程应用中的热管疲劳寿命评估提供数据支撑。 展开更多

关键词 倾斜半椭圆裂纹 应力强度因子 三维复合裂纹 热管 数值分析

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承压反应堆压力容器裂纹前沿约束效应的分析 被引量：3

16

作者 王钟羡 郭华泾 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1251-1254,共4页

基于J-A_2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 ... 基于J-A_2双参数法,通过三维有限元数值模拟,对带有表面半椭圆裂纹的承压反应堆压力容器在高温高压的工况下,即T=561 K,内压p=10 MPa,其裂纹前沿约束效应进行研究。取三组不同裂纹短长轴比a/c=1/2、1/3、1/5(a=20 mm,c=40 mm,60 mm,100 mm),取三组不同材料应变硬化指数n=10、15、20的情况进行了弹塑性分析,得到相对应的J积分和约束参量A_2。研究结果表明:J积分随着短长轴比a/c减小而有所增大,而几乎不受硬化指数n的影响;硬化指数n的增大会弱化a/c对A_2的影响;裂纹最深点(θ=90°)是最危险点处。 展开更多

关键词 表面半椭圆裂纹 高温高压 约束效应 J积分 约束参量

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穿透裂纹和表面半椭圆裂纹模型的失效评定曲线比较 被引量：2

17

作者 帅健 许葵 《石油矿场机械》 2007年第5期64-66,共3页

针对弹塑性材料裂纹管道的J积分计算建立了等效穿透裂纹和表面半椭圆裂纹2种有限元模型。在等效穿透裂纹模型中应用了1/4节点单元,在表面裂纹模型中采用了线弹簧单元。用这2种模型计算J积分,分别对3个实际含裂纹管段建立了失效评定曲线... 针对弹塑性材料裂纹管道的J积分计算建立了等效穿透裂纹和表面半椭圆裂纹2种有限元模型。在等效穿透裂纹模型中应用了1/4节点单元,在表面裂纹模型中采用了线弹簧单元。用这2种模型计算J积分,分别对3个实际含裂纹管段建立了失效评定曲线。比较了2种模型的失效评定曲线和R6通用曲线的差别,指出穿透裂纹模型偏于保守,建议在油气管道断裂的工程评定中采用半椭圆表面裂纹模型。 展开更多

关键词 穿透裂纹 表面半椭圆裂纹 J积分 有限元法 失效评定 油气管道

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抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹形状关系研究 被引量：1

18

作者 孟宪红 苏芳 《石油矿场机械》 2007年第10期8-10,共3页

在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面... 在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积,就可以确定其寿命。此结论对于工程实际中应用无损探伤技术预测抽油杆剩余寿命有重要价值,可大幅度缩减抽油杆剩余寿命预测的时间及工序。 展开更多

关键词 抽油杆 表面半椭圆裂纹 剩余寿命 预测

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内压波动下的CO_2管道轴向表面裂纹疲劳扩展研究 被引量：15

19

作者 金峤 孙泽宇 孙威 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期84-93,共10页

超临界态CO2的管道运输是目前国际上控制大气中CO2等温室气体过度排放的碳捕捉与封存计划中的重要一环。因此,在内压波动作用下,研究CO2管道内表面裂纹的疲劳扩展路径问题具有重要意义,这是应用"破前漏"断裂准则判断压力管道... 超临界态CO2的管道运输是目前国际上控制大气中CO2等温室气体过度排放的碳捕捉与封存计划中的重要一环。因此,在内压波动作用下,研究CO2管道内表面裂纹的疲劳扩展路径问题具有重要意义,这是应用"破前漏"断裂准则判断压力管道安全性的关键。该文借助线弹性断裂力学的基本理论,基于ABAQUS平台建立了包含单一半椭圆型轴向内壁裂纹的三维有限元管段模型。该模型应用虚拟裂纹闭合法,可实现在管端轴力及弯矩、内压等载荷作用下的裂纹前沿断裂力学参数的提取。基于该断裂力学有限元模型,该文以两种薄壁CO2管道(厚径比:t/R=1/10和t/R=1/27.3)为研究对象,主要研究了在其各自特定工作内压作用下,不同初始裂纹深径比(?0≤1)的半椭圆型轴向内壁裂纹由于内压波动引起的疲劳扩展问题。详细分析了初始裂纹深径比?0分别为1、2/3、1/2、1/4、1/6和1/8等六种内表面裂纹的疲劳扩展路径;绘出了各种裂纹体的阶段性扩展轮廓并比较了其各自的疲劳扩展寿命。同时,亦讨论了管道厚径比对裂纹扩展趋势的影响。数值分析结果表明,裂纹体的初始几何形状与裂纹的疲劳扩展路径密切相关。各类裂纹的疲劳扩展存在一条"渐近路径",该"渐近路径"与管道厚径比有关。 展开更多

关键词 超临界态CO2管道 内压波动 半椭圆轴向裂纹 虚拟裂纹闭合法 疲劳扩展路径

原文传递

弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的有限元分析 被引量：12

20

作者 何家胜 朱光强 +2 位作者 朱晓明 路远明 吴建平 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期153-159,共7页

对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限... 对表面裂纹复合型应力强度因子的研究一直是线弹性断裂力学中的重要课题,例如弯扭组合载荷下圆管半椭圆表面裂纹应力强度因子的计算,到现在也没有一个正确的分析解.考虑到裂尖的应力奇异性,在裂纹前沿手动设置三维奇异单元,用三维有限元法中的1/4点位移法计算弯扭组合载荷下圆管表面椭圆裂纹前沿的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子,并分析其随裂纹深度增加时的变化规律.运用该方法计算了有关模型的应力强度因子,并与该模型的实验值进行了比较,计算结果和实验结果吻合良好. 展开更多

关键词 1/4点奇异单元 有限元法 复合型应力强度因子 半椭圆表面裂纹

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