内压作用下复合材料修复裂纹管道的失效分析

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力,建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展,利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效,复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证,实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明:当内压增大至一定值后,未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展,进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹,此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向,即认为裂纹管道发生爆裂失效,爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式:在单调递增的内压作用下,管道内表面首先出现黏结裂纹,而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升,使得复合材料层应力急剧上升,达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸,存在对应的复合材料缠绕层数临界值。     

C/SiC陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

C/SiC复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势,已成为下一代高性能发动机的重要发展方向,其中C/SiC复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础,以环向拉伸强度为基础数据,推导了C/SiC复合材料燃烧室壁厚计算公式,并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性,利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证,并对根据计算结果研制的C/SiC复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他C/SiC复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。     

50000m~3油罐壁厚设计比较与分析

油罐的壁厚设计关系到油罐的经济性和可靠性,如何把握两者的辩证关系对油罐的设计与建设具有十分重要的意义。传统上大型油罐壁厚设计采用的是变点法;以可靠度理论为基础,以可靠性分析模型为核心,提出利用可靠度法求解大型油罐壁厚的新方法。以50 000 m3油罐为例,编程分析并计算以2种方法设计的壁厚。变点法设计的底圈罐壁厚度与圈数无关;以中心点可靠度法求解壁厚,可靠性指标一定时,底圈罐壁厚度同样与圈数无关。探讨可靠度法求解壁厚的可行性,验证变点法设计壁厚的可靠性。     

管道超声导波无损检测技术应用研究

利用研制的磁致伸缩超声导波无损检测装置对长直无缝钢管、舰用锅炉U型管和弯管进行了大量试验研究.研究发现,通过对该装置中磁致伸缩传感器的放置位置及方向进行适当调整,此装置即可在管道中激发纵向导波;该技术对管道壁厚减薄、磨损或腐蚀、裂纹、焊缝等缺陷同样具有检测能力;选择低频(20~40 kHz)激励脉冲信号有利于减少波的发散特性和提高缺陷的检测能力;导波在管道中传播衰减缓慢,适用于长距离、大范围、快速、非接触管道检测.     

气囊辅助RTM制备复合材料承力筒内腔尺寸控制技术

根据气囊充压压力与复合材料承力筒内径之间的变化关系,给出了成型复合材料承力筒内表面的气囊尺寸计算方程。分析了气囊充压压力增大对承力筒的壁厚、纤维含量和弯曲性能的影响。采用气囊辅助RTM工艺整体制备出复合材料承力筒。试验结果表明,气囊充压压力使复合材料承力筒的壁厚减薄,纤维体积含量增加,弯曲性能提高;选择适当的气囊充压压力可以制备出满足设计要求的复合材料承力筒。     

基于毁伤概率的反钻地弹火炮阵地优化配置研究

针对地面火炮武器末端拦截大壁厚钻地弹的作战需求,在对火炮武器系统拦截钻地弹毁伤概率多种影响因素计算分析的基础上,提出了基于拦截毁伤概率计算的火炮数量和部署位置的优化方法,给出了典型的火炮阵地部署方式和相对防护点的部署半径建议,可为反钻地弹火炮武器系统的论证和设计提供技术参考。     

火炮武器拦截钻地弹有效命中概率计算方法

针对地面火炮武器末端拦截大壁厚钻地弹的作战需求,在常规火炮对空中目标命中概率计算方法的基础上,提出了"有效命中概率"概念,对影响弹目交会角的多种因素进行了分析,给出了增加炮弹穿甲能力和弹目交会角等约束条件的有效命中概率计算方法,可为火炮武器系统拦截钻地弹的可行性论证提供技术参考.     

MEFP战斗部结构的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了药型罩间距、锥角、壁厚、装药高度和装药直径5种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着药型罩间距、壁厚和装药直径的增加以及药型罩锥角、装药高度的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对5种结构因素对MEFP发散角的影响主次关系进行了分析研究。结果表明药型罩壁厚是MEFP战斗部命中和毁伤概率的主要影响因素,并得到了5种结构因素各水平的最优组合。     

内压圆筒大开孔结构补强设计与应力分析

根据整体补强和厚壁接管补强2种型式,为内压圆筒大开孔结构确定满足结构和工艺要求的圆筒壁厚和3种规格接管壁厚。采用压力面积法和ASME规范对该大开孔结构进行强度校核,并运用有限元分析法进行结构的应力分析和数字模拟,比较不同壁厚接管的补强效果,从而确定容器的结构尺寸。设备实际运行结果表明:该结构强度满足工作要求。     

变壁厚金属管在发射筒缓冲装置中的应用研究

利用MSC.Patran和MSC.Dytran有限元分析软件对某缓冲装置中所应用的受轴向冲击的变壁厚金属吸能圆管进行了仿真计算,得到了压缩过程中的冲击力与吸能量.并通过落锤冲击实验得到实际中吸能圆管在压缩过程中的冲击力与吸能量.结果表明,仿真与实验结果吻合较好,吸能圆管在压缩过程中的冲击力与吸能量符合预期.     

有限元法在管道水击计算中的应用探索

管道水击基本方程属于一阶双曲型偏微分方程,虽然目前水击主要采用特征线法进行计算,但有限元法也可以求解双曲型方程,据此尝试采用伽辽金加权余量法对管道水击进行有限元数值计算。根据管道水击的基本微分方程组,选取适当的速度、压力插值函数,建立管道水击的有限元模型,并通过实例分析,和特征线法相比较,证实有限元法在管道水击计算中是有应用前景的,有必要作进一步深入研究。     

Monte-Carlo法在含缺陷管道腐蚀失效概率评定中的应用

腐蚀是引起管道事故的一个主要原因,我国在役长输管道大部分腐蚀严重,因此有必要对含缺陷管道的腐蚀失效概率进行评定.由于B31G规范评定结果偏于保守,因此采用修正的B31G规范对腐蚀缺陷进行评定,考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,利用Monte-Carlo法计算含缺陷管道的腐蚀失效概率.通过对一段实际管道腐蚀失效概率的计算,验证了Monte-Carlo法的可行性.     

陶瓷内衬组合钢管的应力分析

利用厚壁和薄壁圆筒应力分析理论对陶瓷内衬组合钢管的应力进行了分析,并给出当钢管直径一定的情况下,确定陶瓷最小壁厚的一种方法。     

岩土崩塌冲击作用下埋地管道应力与变形分析

基于散体极限平衡条件,利用马斯顿提出的沟内埋管垂直土压力计算模型,对存在冲击荷载情况的埋地管道受力进行分析,同时根据弹性半空间理论对落石冲击荷载情况下管道轴向附加荷载分布情况进行了计算分析。在利用传统的应力设计进行分析校核的同时,应用竖向变形量设计理念,研究了落石垂直冲击管道正上方时管道变形情况,以此来判断管道失效与否,为地质崩塌灾害易发区埋地管道的铺设方式提供理论和实践依据。     

基于模态分析方法的管道导波频散曲线计算

推导了管道中导波传播的有限元方程,使用 ANSYS 有限元软件建立了管道模型;对导波进行模态分析,得到了管道模型的一系列特征频率与振型,通过对管道振型的模态识别,提取了管道中各模态导波的模态特征,计算得到了管道中导波的频散曲线,该曲线与解析法所得到的频散曲线相吻合。该方法可以应用于周期性重复组合的任何结构（如横截面固定的杆、板、管）中导波的频散曲线计算。     

基于表面测温的管道内流体流量及截面温度的识别研究

针对输热管道内部流体流量及温度分布的识别问题,提出了基于管道外壁温度分布,使用FLUENT建立管道充分发展段对流换热模型,并联合MATLAB利用有限体积法和Levenberg-Marquardt(L-M)算法形成了识别管道内流体流量及截面温度的新方法。在此基础上,研究了不同工况下管道内流体流量及截面温度的识别问题,讨论了管道表面温度测量误差及测温点个数对算法识别结果的影响。数值实验证明了该方法的有效性和精确性。     

气氧/煤油发动机水冷推力室壁热分析

针对气氧／煤油地面试验发动机的热防护问题，采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型，对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室壁温分布，给出了壁温随时间变化的规律，讨论了冷却水流量对壁温的影响。     

CCD实现管材和线材在线测量研究

介绍了用CCD器件完成玻璃管外径和壁厚在线测量的实现方法,测试系统的结构和硬件及软件设计思想。本测试系统也适合于对其它透明或非透明管材及线材的在线测量。     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

基于湍流冲击振动的输油管道稳定性研究

要水流冲刷管底形成悬空管道，悬空管道假设为一端固定一端铰支的均质等截面简支梁。在分析管道垂直载荷对悬空管道临界长度影响的基础上，考虑到输油管道振动引起的动应力以及管道振动时的外部阻尼、管道轴向力和内压对管道的作用，对悬空管道进行受力分析，导出管道振动微分方程。以保证管道强度的安全可靠为判据，计算求出悬空管道的临界长度，以便预测管道失稳条件，并对其及时采取稳固及抢修措施。