含裂纹油井管三维应力强度因子的有限元分析

由于油井管所受载荷复杂及裂纹结构的不规则性,其表面裂纹应力强度因子无现成的理论与数值计算方法。为此,根据断裂力学的基本理论和有限元分析方法,对引起油井管断裂的常见裂纹做较系统的三维有限元模拟分析。采用非奇异元的位移法来计算应力强度因子,根据油井管的几何外形选取8节点6面体进行网格划分。油井管上有应力集中裂纹前端的第1排单元是奇异单元,将采用20节点的块体单元。有限元计算结果表明,裂纹深度越深,应力强度因子越大,抗开裂的能力越弱,应控制油井管裂纹的深度或增加油井管的厚度;在高压含硫井中,只要井内尺寸允许,应尽可能选用壁厚较厚的油井管。     

导管架管节点穿透裂纹应力强度因子数值分析

采用有限元软件ANSYS建立多个不同尺寸的撑杆焊趾处带穿透裂纹的导管架平台T型管节点有限元模型,载荷分别为施加在撑杆上的轴力和平面内弯矩,采用位移外推法计算裂纹前缘的应力强度因子。首先验证ANSYS计算的管节点撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子结果随裂纹前缘网格尺寸变化的收敛性,然后初步讨论管节点撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值对撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子的影响,得出了应力强度因子随撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值的变化规律,可为工程中管节点的止裂工作提供参考。     

侧线进料三通接管结构应力强度评定

针对侧线进料三通接管结构,采用比较规整的8节点六面体单元建立三维有限元模型,进行了有限元应力分析和应力强度评定。分析结果显示,此三通接管结构满足JB4732--1995《钢制压力容器——分析设计标准》所规定的应力强度,并且有较大的安全余量,可以忽略较小的均匀腐蚀减薄量。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究

根据断裂力学中的应力强度因子来研究抽油杆杆体部位表面裂纹的变化，从而对抽油杆杆体部位表面裂纹缺陷进行定量评定，并用疲劳裂纹扩展法求应力强度因子，其优点是可以在接近真实裂纹构件的情况下，用试验分析方法研究应力强度因子问题。     

压力容器含裂纹接管过渡区有限元分析及优化

针对压力容器服役过程中因应力集中而形成裂纹的问题,运用有限元软件仿真计算压力容器接管过渡区裂纹尖端应力强度因子和最大等效应力。通过改变接管尺寸、焊接不同厚度补强圈或翅片,比较其对Ⅰ型应力强度因子K_I及最大等效应力的影响。结果表明,增大接管壁厚和内、外过渡圆角直径,减小接管开孔尺寸,焊接补强圈或翅片均可一定程度上减小K_I及最大等效应力;增大内过渡圆角直径的效果较增大外过渡圆角直径的效果更好;补强圈与筒体厚度比存在最佳值,厚度比为0.35时K_I及最大等效应力最小;焊接翅片可有效降低K_I及最大等效应力。     

内压作用下含内表面环向裂纹光滑弯管的应力强度因子

应用大型通用有限元分析软件Ansys,建立含内表面环向裂纹的光滑弯管在内压作用下的模型,计算出不同裂纹尺寸的应力强度因子和形状因子,绘制曲线并进行分析,其结果可供工程安全评定使用。     

用散斑照相法测量球形容器表面裂纹应力强度因子

本文用双光束非相干照明的散斑照相术和SCOD法测量了16MnR板试件及受内压球形容器的表面半椭圆裂纹的应力强度因子K_1,并将其实验数据与典型的K_1计算值进行了比较。试验结果表明,工业球罐的径比接近1时,选择合理的平板解则可不考虑曲率的影响。     

表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算

考虑到裂纹前缘处的应力奇异性,在利用有限元方法计算平板表面裂纹的应力强度因子时,裂纹前缘采用三维四分之一分点20节点等参退化奇异单元。研究了裂纹前缘采用奇异单元的边长L与裂纹深度a之比L/a、围绕奇异单元层数R以及裂纹前缘每层单元划分的份数m(网格疏密)对计算结果的影响,并用无因次化的形状系数Y表示应力强度因子,分析结果与Newman-Raju公式计算结果基本相近。     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中裂纹前缘应力强度因子分布的工程实用计算法－－基本模式法。本文通过高自由度的三维有限元分析，形成一个表面裂纹的应力强度因了数据库。利用数据库中基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的应力强度因子分布。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展分析。     

基于有限元模拟的压力管道轴向裂纹应力强度因子计算

基于有限元软件ANSYS对一种新型的管道断裂行为研究试样进行了三维建模与数值分析。对用于模拟实际工况的无加载孔模型和用于实验研究的有加载孔模型分别建模,并计算了裂纹尖端应力强度因子。对比研究发现,有加载孔模型可以较好地反应工程实际,并可用于管道断裂力学行为的研究。通过改变断裂试样厚度与裂纹长度发现:应力强度因子K随着试样厚度的增大而减小,而裂纹长度增大时K值也有减小的趋势。     

斜置半椭圆表面裂纹应力强度因子分析

通过大型有限元软件ANSYS,采用实体建模法建立了半椭圆表面裂纹的有限元模型,并分析了具有偏心距的斜置半椭圆状表面裂纹应力强度因子的变化曲线,以及偏心距e、斜置角度α、椭圆角θ对应力强度因子的影响,丰富了半椭圆表面裂纹的研究内容,可为工程实际应用提供参考。     

套管修复轴向穿透裂纹管道极限载荷研究

利用套管包覆缺陷是修复缺陷管道常见的方法之一。利用弹塑性有限元分析方法,对用套管修复轴向穿透裂纹管道的结构进行了有限元计算。采用极限载荷系数p衡量结构的极限承载能力,对其影响因素进行了研究。研究结果表明,p与套管位置有关,p随套管壁厚和套管宽度的增加而增加。给出了不同形式下套管修复轴向穿透裂纹管道的推荐参数,可为工程实际应用提供一定的支持。     

内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力分析

为了了解内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力,为现场确定泵压等施工参数提供参考依据,用ANSYS有限元分析软件建立了射孔套管有限元模型,给出了含孔边裂纹射孔套管应力强度因子计算公式,对内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力进行分析计算,得到了临界开裂应力与纵向裂纹长度的关系曲线。研究结果表明,套管最大应力集中在孔边裂纹处,在内压产生的应力作用下裂纹有可能沿轴向产生脆性扩展,因此,孔边裂纹大大削弱了射孔套管的强度;射孔套管临界开裂应力随裂纹长度的增加而减小;在短裂纹区(10 mm相似文献   

平封头双开孔接管结构有限元应力分析

平封头开孔接管区结构不连续,应力分布复杂,导致局部应力集中。利用有限元软件ANSYS,采用线弹性分析方法和极限载荷分析方法对平封头双开孔接管结构进行计算分析,将接管轴向拉力、轴向推力分别与内压耦合,得到了平封头双开孔接管结构应力分布及变化规律。计算分析结果表明,接管轴向拉力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变大,应力集中程度提高,降低了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力;接管轴向推力使平封头双开孔接管连接区弹性应力变小,提高了平封头双开孔接管连接区的极限承载能力。     

含裂纹锻造三通管有限元计算及安全评定

针对某直型锻造三通管长380 mm、深10 mm的表面裂纹经过打磨及补焊处理后仍无法完全排除其内部存在类似尺寸裂纹的情况,需进行应力分析及强度评定。为此,建立锻造三通管的三维模型,利用有限元计算软件ANSYS进行应力计算,得到了工作状态下其应力的分布状况,确定了结构的危险区域,用JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》规定的方法校核了该锻造三通管的强度,并应用GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》规定的方法,对其继续使用的安全性进行了评定,结果表明,该锻造三通管经过打磨及补焊处理后仍存在安全隐患。     

钻杆公接头台肩转角处表面裂纹有限元计算

论述应用三维有限元位移法，对不同型号钻杆公接头台肩转角处不同形态半椭圆表面裂纹在内压、拉伸、弯曲和扭转载荷下应力强度因子进行计算的方法。在大量有限元数值计算的基础上，给出包括公接头结构参数及裂纹形态参数在内的应力强度因子的近似计算公式。     

折边锥形封头应力增强系数分析

推导分析了GB 150-1998《钢制压力容器》中折边锥形封头应力增强系数K的确定方法。为验证其可靠性,建立了参数化有限元计算模型,利用有限元分析程序Ansys计算了变参数下模型结构的应力分布及其相应应力增强系数,并与标准中的K进行了比较和分析,绘制了折边锥形封头应力增强系数表格,可用于工程设计。