核电站冷却管接头的热应力及振动分析

核电站冷却管接头在冷热混流和外界机械载荷的作用下会产生热疲劳和振动破坏,严重影响核电站设备的安全运行。针对该问题,通过对冷却管接头有限元模型进行研究,重点从冷热混流引起的热疲劳和模态参数两方面进行研究,确定了冷却管接头三维温度场和热应力场的分布情况,提出了因冷热混流而产生热疲劳的防治措施,获得了冷却管接头的模态参数,为研究人员在冷却管接头疲劳强度设计、避免对固有频率激励、振动故障诊断和预报时提供了依据,从而降低冷却管接头因热疲劳和过度振动而引起的破坏。     

环境温度对A6N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响研究

不同温度下焊接出的试样焊缝晶粒差别很大,而晶粒的大小对性能有着很大的影响。研究了不同环境温度对A6N01铝合金焊接接头抗拉强度以及疲劳性能的影响。研究结果表明,不同的环境温度并没有对焊接接头的疲劳断裂机理产生本质上的改变。但对接头的疲劳循环周次产生了一定的影响。在导致接头疲劳极限降低的因素中,在环境温度≥0℃时,应力集中占到了主导作用,而在环境温度≤0℃时,焊接冶金缺陷占到了主导作用。     

桥式起重机箱形梁异种钢焊接接头疲劳损伤的声发射表征

文中通过声发射技术对桥式起重机箱形梁Q345B/Q235B异种钢焊接接头疲劳损伤过程进行表征,发现了声发射特征参数变化取决于疲劳裂纹扩展不同阶段的特点,得以利用声发射动态监测桥式起重机循环载荷下的疲劳损伤状态,从而实现及早预警的目的。另外,通过对异种钢焊接接头焊缝和热影响区2种不同缺陷位置疲劳实验各阶段典型声发射信号的对比分析,获知热影响区比焊缝位置更易发生疲劳断裂,故箱形主梁在服役过程中应重点关注异种钢焊接接头热影响区位置并及早发现危险。     

方钻杆内螺纹接头刺漏原因分析

通过宏观观察、显微组织观察、化学成分分析、力学性能试验和断口分析等方法,对方钻杆内螺纹接头的刺漏原因进行了分析.结果表明:方钻杆内螺纹接头发生了疲劳失效,疲劳裂纹不断扩展至穿透壁厚,造成其发生刺漏.钻具振动及水龙头转动过程中发生的甩动引起与之连接的方钻杆上产生的交变弯曲应力,是导致方钻杆内螺纹接头最末几扣螺纹根部应力集中严重处发生疲劳失效的主要原因.     

EO/EG装置不锈钢T型三通热疲劳开裂失效分析

某化工企业一不锈钢管道的T型三通环焊缝内壁产生开裂,部分裂纹穿透管壁导致泄漏。通过试验分析表明,管道内143℃高温水注入常温EG水溶液会形成掺混区,对三通下游管壁产生交变的热应力;管道环焊缝在焊缝残余应力和交变热应力作用下产生热疲劳开裂;疲劳裂纹在介质压力、热应力共同作用下扩展,最终导致泄漏。进一步分析得出,通过改变焊缝位置、改变支管接入角度或添加布液器等方法可降低此处热疲劳开裂风险。     

某定向井φ139.7mm钻杆接头刺漏原因

某定向井在钻井作业时发生钻杆接头刺漏事件,采用显微组织、断口形貌观察,化学成分、力学性能测试等方法分析了刺漏原因。结果表明:钻杆在服役过程中受到较大的弯曲应力,其内螺纹接头18°吊卡台肩根部产生应力集中,同时台肩根部存在周向划痕,导致疲劳裂纹萌生并扩展;钻杆钻进过程中,弯曲应力增大,裂纹扩展速率加快,刺穿整个壁厚导致刺漏。建议优化钻杆结构,并严格控制钻杆加工工艺,避免产生划痕,同时减缓台肩根部的应力集中。     

不同焊缝类型对宽轮距转向架构架疲劳分析的影响

转向架是单轨车辆核心的部件之一,承担着车辆的牵引、制动和承载作用,直接影响到车辆运行的安全性和可靠性。其中构架又是转向架的承载主体,传递并衰减轮轨与车体的振动。宽轮距转向架构架通过焊接和大量螺栓连接,事实上,在复杂的动载荷作用下,疲劳破坏主要从焊缝和螺栓连接处开始。对于焊接结构,由于焊接接头部位存在较大的应力集中,且常伴随有各种焊接缺陷,因而是最容易发生疲劳破坏的区域。所以焊缝结构疲劳分析及优化在设计阶段尤为重要。     

复杂热环境下连接接头的温度场和热应力研究

复杂热环境下结构连接接头起到热连通器的作用,研究接头在复杂温度场条件下的温度场和热应力对于工程设计具有实用意义.利用有限元方法,通过热/力有限元模型的建立以及边界条件的处理,应用数值计算对接头温度、温度梯度和热应力的变化规律进行了分析研究,得出了复杂热环境下接头的稳态温度及热应力分布.计算结果表明,热短路中螺栓根部产生一定量的热应力,设计阶段必须适当其热强度分析问题.     

Q355NE+SUS304异种金属焊接接头组织与腐蚀疲劳性能研究

以Q355NE+SUS304异种金属焊接接头为研究对象,对其显微组织、3.5%NaCl+0.5%Na2SO4(质量分数),PH=5溶液腐蚀疲劳和腐蚀疲劳断裂特征进行了研究,分析了异种金属焊接接头腐蚀疲劳性能和断裂过程。结果表明:试验级腐蚀疲劳极限在170MPa左右,腐蚀疲劳裂纹起源于Q355NE侧的热影响区,逐渐扩展最终断裂于接头焊缝区,异种金属焊接接头构件级腐蚀疲劳通过4吨极限加载条件下的200万次试验,未发生破坏。     

液压挖掘机泵吸油钢管焊缝开裂分析

分析液压挖掘机主泵吸油钢管焊缝开裂的原因,在实际工况中,通过改进措施,调整焊枪摆放姿势,可以保证两侧钢管熔合良好和焊缝内凹,提高疲劳强度。同时,将搭接接头改为对接接头,减小了应力集中,提高了疲劳寿命。     

12Cr1MoVG高温管道中异种钢焊缝引起的局部热应力

某12Cr1MoVG蒸汽管道非正常地采用了奥氏体不锈钢焊缝,高温工作条件下此焊缝局部区域可能存在较高的热应力,为管道安全运行带来隐患。分别采用弹性和弹塑性有限元方法,对局部热应力进行了分析。分析发现仅局部热应力就会引起整个焊缝和母材上的邻近带状区域发生屈服,且不能满足静载强度条件。简化的热循环计算表明,焊接接头会存在热棘轮现象。以弹性安定性为判据得到的管道使用温度上限为250℃,而标准中对异种钢之间焊接接头370℃的使用温度限制并不适用于本文同材质钢管之间的异种焊缝。     

应力集中和表面完整性对平尾大轴抗疲劳性能的影响

某型飞机平尾轴在进行台架试验时发生断裂,失效分析表明,该轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于大轴筒体内腔变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底。通过对大轴进行扫描电镜观察分析,发现使用过的旧大轴内表面存在10～16 μm厚的“疏松”层,疏松层内有较多的疲劳微裂纹和孔洞,该“疏松”层是大轴服役中氧化腐蚀和疲劳损伤所形成的。“疏松”层的存在破坏了大轴的表面完整性,降低了大轴材料的抗疲劳性能。有限元建模分析表明,变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的力学因素,两种应力集中因素的联合作用降低了大轴的疲劳寿命,导致大轴在变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底萌生疲劳裂纹。综合分析表明,大轴内表面“疏松”层的存在以及变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是大轴发生疲劳断裂的主要原因。     

基于有限元法的桁架节点搭接接头应力集中分析

应力集中对桁架节点处疲劳寿命影响显著,焊缝处几何形状不规则,易产生应力集中,可能导致结构破坏。为了研究结构的几何尺寸和焊缝的几何形状对焊缝处应力集中系数的影响,将总应力集中系数分解为焊缝几何应力集中系数和热点应力集中系数的乘积形式。用有限元方法分析焊缝长度、焊缝熔深、弦杆厚度和焊脚尺寸对几何应力集中系数和热点应力集中系数的影响,并拟合经验公式。结果表明:弦杆厚度对应力集中影响不大,焊缝截面形状和焊缝长度对应力集中有一定影响。     

汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷。由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效。结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火,可降低冷裂纹风险。     

T91-HR3C异种钢焊接蒸汽管道蠕变失效分析

对T91-HR3C异种钢高温蒸汽管道接头的服役过程进行了数值仿真研究,在ANSYS软件内自定义了母材和焊缝区域的蠕变本构模型,分析了服役过程母材热影响区、焊缝融合线及焊缝的温度、应力及应变变化规律,确定了焊接接头在服役过程中的危险点,描述了焊接接头服役过程中的变形.结果表明T91-HR3C异种钢焊接接头在高温长时间服役过程中,应力集中发生在焊缝融合区,并且随时间推移应力集中从HR3C-焊缝界面逐渐转移至T91-焊缝界面,出现应力松弛现象,认为焊缝区域性能劣化是影响其蠕变寿命的关键所在.     

乙二醛换热器换热管断裂原因分析

对某硫酸厂乙二醛换热器换热管断裂原因进行了分析，表明换热管的失效是热应力导致的热疲劳破坏，氯离子引起的应力腐蚀加速了换热管的开裂泄漏；气体分布器结构不合理是导致热应力的主要原因，而频繁的开停车加速了换热管的低周疲劳开裂。建议改进结构，保障膨胀节能够起到协调变形，降低热应力的作用。     

浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响

焊接结构能否承受交变动载荷主要是看焊接接头的疲劳强度.应力集中是造成焊接疲劳的一个重要因素,采用改善焊缝几何形状、焊接接头类型等措施来降低应力集中可以有效地提高焊接接头的疲劳强度.     

栓杆联接

在传统的螺纹联接中,螺栓破坏约有90％属于疲劳破坏,而且85％是发生在螺纹的根部截面。这是由于螺纹根部应力集中,在交变应力工况下易产生疲劳裂缝,而且螺纹根部截面处于受拉状态,裂缝又容易扩展,因而易发生疲劳破坏。螺纹对螺栓疲劳强度影响的定量计算可根据持久极限公式(略),可以得出螺纹的存在显著降低了螺栓持久极限的结论。 这对于交变应力下工作的螺栓是十分不利的,若能去掉螺纹则将大大提高联接的疲劳强度。     

HG80钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展

为适应大型工程机械焊接用钢需要，对低合金高强度钢HG80及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了研究。结果表明，疲劳裂纹扩展速率对钢板的轧制方向不敏感，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率明显低于基材。在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率与基材相当。     

构架管接头焊缝参数对疲劳缺口应力的影响

为了克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,采用局部缺口应力法,分析了焊缝各局部参数对疲劳应力的影响程度;目的是在不改变整体结构参数的前提下,通过优化焊缝设计参数,实现焊接结构疲劳强度的提高。文章以某动车焊接构架为研究对象,建立了横梁管焊接接头的多尺度模型。以参数化的1mm虚拟缺口模型分析了各焊缝参数变化以及砂轮打磨半径对于缺口应力集中系数的影响规律,结果表明焊趾角度的影响较焊喉深度更为显著,而砂轮磨削的最佳半径为6mm。以构架整体模型分析了焊接接头在各疲劳工况下的实际受力情况,联合各向缺口应力集中系数并采用形状改变能密度准则计算了管接头焊趾处的多轴等效缺口应力。通过与原焊缝设计参数相比较,减小15°的焊趾角度能够降低10%的疲劳缺口应力,6mm的磨削半径则能够降低超过20%的疲劳缺口应力。