压力容器裂纹寿命预测的概率分析方法

本文在文献的基础上,进一步考虑材料性能分散性和使用环境随机性的影响,用概率分析方法对有裂纹的压力容器进行安全性分析,阐述了其可靠度指标和失效概率的分析计算步骤。并用Monte-Carlo方法预测裂纹扩展寿命,从而为正确确定压力容器的运行方式及合理的修理间隔期提供了重要的技术依据。算例证明了该方法的合理性、可行性。     

应用断裂力学估计结构寿命的一个新方法

传统的计算结构寿命的断裂力学方法,将材料的断裂韧性(K_(1c)或K_c)及裂纹亚临界扩展速率(da/dN)应用于疲劳寿命计算时,必须对结构物进行应力分析求出结构物的名义应力分布,以及对裂纹体进行断裂力学分析求出裂纹端部的应力强度因子(K)。由于实际结构的外载条件,构件几何和裂纹几何的复杂性,构件的应力分析和裂纹体的应力强度计算常常是很困难的。本文试图避开这一困难问题,提出一个不用应力分析和裂纹应力强度计算直接估计带裂纹结构寿命的方法。     

灰色可靠性设计模型及其在机械工程应用

将灰色系统推广到概率统计理论 ,阐述了灰色概率公理化体系 ,研究了灰色概率密度函数与灰色可靠度计算方法 ,建立了应力—强度干涉灰色可靠度计算模型及其白化求解方法 ,编制了matlab5 3语言程序。给出了工程应用实例 ,并对结果与常规可靠性设计进行了对比分析 ,显示了本模型的正确性与可行性。它可用于设计参数变动对可靠度的灵敏度分析及其稳健性可靠性设计 ,有效地控制设计参数     

铝制贮箱箱底初步断裂分析

本报告应用断裂力学方法,对铝合金贮箱箱底进行了初步的分析。应力计算主要考虑了箱底在内压作用下的薄膜应力和由边缘效应引起的弯曲应力以及假定的焊接残余应力。断裂分析包括对表面裂纹临界尺寸的线弹性和弹塑性计算,给出了母材和焊缝处的临界裂纹尺寸;确定了加载20次到201次时所允许的最大初始裂纹尺寸。对一维和二维裂纹扩展模型进行了比较,指明二维扩展模型更为合理。最后对验证实验以及超声波检查配合使用进行了简单的讨论。给出了在本文条件下,贮箱箱底的无损检验标准和确定验证试验的方案。     

金属泡沫断裂韧性的试验研究

金属泡沫在其实际应用中,断裂性能和断裂韧性对于承载的多孔金属泡沫有着重要的意义。基于美国试验材料学会相关标准,采用三点弯曲试样测定了铝泡沫的I型断裂韧性。研究表明,金属泡沫的断裂为脆性断裂,在裂纹尖端附近,孔壁最薄弱的区域最容易发生变形;随着进一步加载,一些孔壁发生断裂,微裂纹在断裂尖端附近出现。随着载荷的增加,主裂纹在缺口根部形成或由微裂纹合并而成,并开始在多孔结构内传播。裂纹沿着结构最薄弱处传播,并产生次生裂纹和裂纹桥。裂纹总的扩展方式还是I型断裂。根据试验P-V曲线特点,取最大载荷点对应的力与位移求解出铝泡沫的裂纹尖端临界张开位移的平均值为0.051 mm。     

重力式挡土靠度研究

分析了重力式挡土壤在无地下水时的各种破坏模式。运用可靠度理论对挡土墙的失效概率进行了分析计算,将地下水位和土性参数作为随机变量的计算结果能对重力挡土墙的稳定性做出较为客观全面评价。     

岩土材料屈服准则的可靠度解析

视岩土材料强度参数为正态分布随机变量,以可靠度理论为基础,推导了Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则可靠度判别的解析表达式,并通过Monte-Carlo法和一次可靠度方法验证了其正确性.应用所得到的可靠度解析公式分析了岩土材料强度参数的均值和变异性对屈服准则判别结果的影响.结果表明,强度参数的变异性对Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则可靠概率的影响程度不尽相同,在变异系数较大的情况下,它们对可靠概率的影响显著,不可忽略.该研究结果为岩土材料屈服的可靠度判别提供了一条新思路.     

基于灰色理论的鱼雷装载可靠性分析

为解决在鱼雷装载可靠度试验数据较少的情况下进行装载可靠性分析困难的问题,利用灰色系统理论及 GM(1,2)建模的思想,研究了鱼雷装载可靠度和工作可靠度之间的灰色关系,基于灰色系统理论建立了两者之间关系的数学模型.计算实例表明,该方法简单实用,可在鱼雷装载可靠度数据样本量较少的情况下对鱼雷装戢可靠度进行有效预测,为鱼雷装载可靠度的评定提供了理论参考.     

基于ANSYS Workbench的轴套表面裂纹应力强度系数有限元分析研究

针对轴套表面裂纹受力复杂、不易进行理论计算的问题,开展了基于ANSYS Workbench的裂纹有限元仿真方法的研究,得到了轴套表面裂纹应力分布与裂纹尺寸和过盈偏差的关系,以及应力强度系数沿裂纹前缘位置的分布规律。通过对比发现,轴套表面裂纹的仿真结果与理论计算误差10%,由此说明了有限元方法的有效性。     

基于LBB准则的高压气瓶安全性评估

为了解决含裂纹类缺陷高压气瓶后续安全使用问题,基于压力容器先漏后断(leak-before-break, LBB)失效理论,对某型高压气瓶进行了LBB设计校核,并利用压力循环试验对该气瓶瓶体存在预制临界尺寸裂纹条件下的安全性进行了验证分析。研究结果表明:当裂纹深长比大于0.5时,高压气瓶设计满足LBB条件;当深长比小于0.5时,在一定条件下,该型高压气瓶实际破坏形式仍为先漏后断,证明了该高压气瓶设计、制造的安全可靠性。