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关键词： 水锤载荷   应力分析   CAESAR  

摘要： 为保证管路系统的安全性和有效性,采用等效静态载荷的方法分析水锤载荷对管路的影响,将水锤载荷以静载荷的方式输入CAESARⅡ软件中,校核管材应力与支架受力。结果表明:水锤载荷会使管材应力超标,存在管路爆裂的危险。在初始设计时应着重考虑水锤载荷的影响,通过延长阀门开启时间或添加限位支架等方式减少其危害。研究成果可为浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)管路系统的设计提供一定参考。

关键词： 轴向载荷   无损检测   应力波   时域波形   实验系统  

摘要： 轴向载荷是反映锚杆支护初期支护质量和后期支护效果的重要指标。目前锚杆轴向载荷测试实验教学中多采用传统的机械式测试设备,有待开展新型无损测试实验系统和教学手段。为解决该问题,研发了仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统,通过设置轴向加载模块参数,并进行应力波信号的采集与处理,可将实验所得时域波形图划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,分别对应低、中、高三种轴向载荷,实现锚杆轴向载荷的判定。该套实验系统可将矿业工程学科前沿知识运用到实践教学中,开展模拟工程现场锚杆的轴向载荷无损检测实验,拓展了锚杆支护无损检测实践教学方法。

关键词： 弹簧   应力松弛   在线测量   周期试验法   连续试验法   测试效率  

摘要： 目的 准确高效地测量弹簧在应力松弛试验过程中的载荷。方法 针对周期试验法中繁琐的拆装工作和连续试验法中测试效率偏低的难点问题,以周期试验法中可以让“弹簧的总形变量在短时间内发生变化”的事实为依据,通过驱使待测弹簧进一步发生少量变形,将待测弹簧承受的准不变载荷转换为缓冲弹簧的连续变化载荷进行测量。测量后分别对直线进行拟合,便可求得驱动力F_(0),进而可以计算出待测弹簧处于装夹状态时所承受的载荷。结果 得到了一种在应力松弛过程中测量弹簧载荷的新方法,并结合螺旋压缩弹簧的结构特点,介绍了该方法的2种实现方式。当置信度为0.95时,测试结果的置信区间在±2%内,说明测量结果具有较高的可信度。结论 实践应用表明,在周期试验法中,采用该方法能够避免繁琐的拆装过程,有利于降低人为误差;在连续试验法中,采用该方法可以提高测试效率,从而有效地解决应力松弛试验中的载荷测试难题。

关键词： 云爆装置   高温载荷   温度应力   数值模拟  

摘要： 为研究高温环境对云爆装置性能的影响,利用有限元方法对高温载荷作用下云爆装置的温度应力进行了数值模拟,分析云爆装置温度及应力分布状态以及随时间的变化规律,研究了衬层对装药热应力的影响,并进行了试验验证。结果表明:针对本文中直径120mm的云爆装置,向壳体施加70℃温度载荷后,装药升温过程所需时长为1 800s,随时间增加,装药及壳体热应力呈现“快速增长-增长放缓-趋于稳定”的变化过程,且装药及壳体最大应力值均小于其屈服极限;装药内部热应力呈现边缘大于中心的分布规律,增加衬层有利于降低装药热应力。

关键词： 晶闸管   大载荷碟簧   应力松弛   可靠性  

摘要： 为研究晶闸管压接用大载荷碟簧在高温高负荷工作环境下的应力松弛情况,开展了大载荷碟簧静强度计算和工作应力仿真分析。针对传统弹簧应力松弛测量装置的缺点,自行设计和搭建了适合大载荷碟簧应力松弛试验的测试系统,可真实模拟大载荷碟簧实际工作环境。开展了进口51CrV4材质和国产50CrVA材质大载荷碟簧负荷-时间的变化曲线的精确测量,拟合出两者松弛变化量与时间对数的关系方程,计算了服役40年后的松弛变化量分别为3.3%、0.7%,验证了晶闸管压接用大载荷碟簧长期工作可靠性。

关键词： 石英坩埚   气孔   深径比   裂纹形状   应力强度因子   有限元模拟  

摘要： 连续拉晶用石英坩埚的内壁会随拉晶次数的增多而形成更多的气泡,易在晶体中产生位错和侵蚀性硅熔体,导致坩埚随时间溶解和腐蚀等。为研究侵蚀性硅熔体与气泡相互作用对坩埚的影响,研究人员期望对石英坩埚的性能进行原位观察,然而,单晶炉内的极端高温环境使得很难通过实验手段对其内部进行研究。本文以石英坩埚内表面气孔-裂纹为研究对象,采用有限元模拟获得了高温循环载荷下石英坩埚不同气孔形态、裂纹形状和裂纹倾斜角度的各拉晶阶段应力强度因子(KⅠ、KⅡ、KⅢ),分析了总应力强度因子的分布规律。结果表明:随着裂纹倾斜角的增加,KΙ值呈现逐渐减小的趋势,KⅢ值呈现先增大后减小的趋势,且KⅢ值沿倾斜角45°对称;随气孔深径比增大,KΙ值呈现减小趋势,且减小速率以深径比等于1为界有明显的增大,KⅢKΙ,说明裂纹主导形式为Ⅰ型;裂纹形状比对KΙ或KШ值影响显著,形状比越小,裂纹尖端应力强度因子值越大;当倾斜角为0°时,总应力强度因子K值最大,此时裂纹扩展趋势最强,对石英坩埚危害最高;此外,连续拉晶下放肩阶段的总应力强度因子总是大于等径、收尾、冷却阶段。仿真结果对实际生产有一定的理论指导意义。

关键词： 刨煤机   刨刀   载荷   变形  

摘要： 刨煤机是薄煤层开采的主要机械,刨刀是刨煤机刨削煤的工具。由于煤层结构复杂多变,在刨削过程中刨刀会受到不同形式的载荷作用,这些载荷对刨刀的刨削性能和刨煤机生产率有着重要影响。文中选取恒定载荷、Normal分布的随机载荷、Γ(Gamma)分布的随机载荷、冲击载荷4种典型载荷及实验测试载荷。基于破煤理论,对单把刨刀进行受力分析。基于ANSYS Workbench对典型载荷及实验载荷作用下的刨刀应力和变形规律进行研究。基于小波能量谱对等效应力信号进行能量谱分析。结果表明:当刨刀受到的载荷为恒定载荷、Normal分布的随机载荷和冲击载荷时刨削阻力(均值)增大确定的倍数,其最大变形量及受到的最大等效应力也会增大相应的倍数;实验测试载荷与Γ(Gamma)分布的随机载荷不会增大相应的倍数。刨刀变形量及所受等效应力的变化趋势与刨削阻力变化趋势一致;刀头部位变形最大且最大等效应力出现在刀头与刀身的连接处及刀身与底座连接处,等效应力信号的能量主要集中在0~1.562 5Hz的较低频带中,实验测试载荷时能量主要集中在0~3.875 Hz。对刨刀在典型载荷和实验测试载荷作用下的变形、应力及应力信号能量分布的规律研究,为刨刀的结构设计及优化,刨刀的破坏和可靠性分析,提高刨刀刨削性能和刨煤机工作效率等提供了理论依据。

关键词： 供热管道   吊车载荷   防护层   强度   地面载荷   有限元分析  

摘要： 针对在吊车载荷作用下直径1020 mm、壁厚12 mm热水供热管道,先采用加拿大能源管线协会发布的经验公式法对直埋管段进行强度校核,然后采用ANSYS有限元分析软件模拟计算直埋管段及其防护层的应力。结合两种应力算法核算结果对直埋管段及其防护层的安全性进行评估。分析校核结果表明,直埋管段及其防护层均满足强度要求,管道有限元分析结果与经验公式法验算结果基本一致,但是经验公式法无法对防护层的强度进行校核。建议工程项目中分情况采用不同的方法进行应力校核,无保温防护层管道直接采用公式法,设计了保温防护而且有必要考虑防护层强度失效的工况则采用有限元分析方法。

关键词： 6061铝合金   应力腐蚀   恒载荷   热处理状态  

摘要： 采用恒载荷全浸腐蚀拉伸、断口扫描和室温拉伸等方法研究了拉应力对两种热处理状态6061铝合金(6061-T4和6061-T6)应力腐蚀行为的影响。结果表明,在O2和Cl-共存环境中,6061-T4铝合金的应力腐蚀敏感性很低,力学性能降低主要受腐蚀介质的电化学腐蚀影响;6061-T6铝合金的应力腐蚀开裂敏感性高于6061-T4铝合金,其应力腐蚀开裂倾向受腐蚀影响为主,力学因素影响为辅;应力腐蚀后,6061-T4和6061-T6铝合金表层腐蚀区域为沿晶脆断,次表层为准解离断裂,中心为穿晶断裂;在腐蚀介质与应力同时作用下,6061-T4铝合金由点蚀发展为晶间腐蚀,并随应力增大变为剥落腐蚀;6061-T6铝合金点蚀不明显,但晶间腐蚀深度随应力增大而加深。

关键词： POP堆叠焊点   热应力   灵敏度分析   响应面法   粒子群算法  

摘要： 建立叠层封装(packaging on packaging,POP)堆叠焊点有限元模型,基于ANAND本构方程,分析了热循环载荷下焊点应力分布状态及热疲劳寿命;基于灵敏度法分析了POP封装结构参数对焊点热应力的影响显著性;基于响应面法建立POP堆叠焊点热应力与结构参数的回归方程,并结合粒子群算法对结构参数进行了优化.结果表明,焊点与铜焊盘接触处应力最大,该处会率先产生裂纹,上层焊点高度和下层焊点高度对POP堆叠焊点热应力影响较为显著;最优结构参数水平组合为上层焊点高度0.35 mm、下层焊点高度0.28 mm、中层印刷电路板厚度0.26 mm,优化后上、下两层焊点的最大热应力分别下降了0.816和1.271 MPa,延长了POP堆叠焊点热疲劳寿命.