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。     

采用扩展有限元法的线式爆炸分离装置裂纹扩展分析

为了提高线式爆炸分离装置的安全性,本研究基于扩展有限元法,通过创建二维和三维动态裂纹扩展模型,探索了线式爆炸分离装置在爆轰波作用过程中的动态裂纹扩展和止裂机理。研究表明,分离壳体的裂纹扩展路径独立于裂纹初始角度;不考虑载荷时序时,二维和三维动态裂纹扩展的主方向分别沿着分离壳体的径向和环向;考虑载荷时序时,受不同区域应力波的联合作用,三维裂纹沿环向扩展的同时会沿着轴向扩展,但裂纹的扩展均不会影响到止裂槽以外的结构。所提方法和相应结论可为线式爆炸分离装置设计提供参考。     

预制缺陷柱壳结构的等效裂纹分析方法

针对传统有限元法在分析预制缺陷柱壳时出现的应力/应变计算精度不足、无法有效指导工程实践的问题,提出了一种具有高冗余度的等效裂纹分析方法。将预制缺陷视作典型裂纹,基于奇异裂纹元法对其进行裂纹稳定性分析,并根据稳定性分析结果来评估预制缺陷柱壳的结构完整性。通过该方法得到的分析结果具有比常规有限元分析更高的可靠性,对于导弹线式爆炸分离装置等工作环境恶劣、风险系数较高的预制缺陷柱壳结构而言,该方法有助于提升其设计的安全裕度,具有一定的工程实用性。     

基于低周疲劳理论的身管横向裂纹萌生研究

基于非线性有限元理论建立弹带挤进的动力学模型,依据低周疲劳理论对身管内壁横向裂纹的萌生时机进行研究.在仅考虑热载荷的作用下,研究热疲劳因素对身管裂纹萌生的影响;再利用热力耦合分析方法,研究将弹带的挤压和摩擦作用考虑进来后身管横向裂纹的萌生时机.结果表明,通过热力耦合模型得到的疲劳射弹发数与实弹射击实验发现的横向裂纹的萌生时机相吻合,验证了在考虑热力耦合作用下所建模型的正确性.     

间接边界元法模拟含裂纹介质中弹性波的传播

介绍了间接边界元法的基本理论,利用二维弹性动力边界积分方程解决了地震波在含裂纹介质中的散射问题。编写了地震波在二维非均匀介质中传播的数值模拟程序,模拟了爆炸点源在含裂纹介质中的传播情况,分析了裂纹的分布及填充物对波传播的影响。结果表明,边界元法是研究含裂纹介质中弹性波传播的有效工具。     

对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子

利用线弹簧模型求解对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子。基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将对接厚板表面裂纹问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法给出了奇异积分方程的数值结果,并与有限元解进行比较,计算结果表明:用线弹簧模型解决含残余应力表面裂纹问题不仅是合理可行的,而且是一种简单方便的方法,便于工程实际应用。     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

椭圆状裂纹应力强度因子确定及抽油杆疲劳寿命预测

借助实验数据和公式逼近得到了带有椭圆状裂纹,承受拉-拉载荷的抽油杆的应力强度因子。将此应力强度因子代入Paris公式,即可预测抽油杆的剩余疲劳寿命。计算表明,当抽油杆上初始裂纹尺寸α_0<1.90mm时,预测疲劳寿命与实验值可较好地吻合。     

59式57mm高射炮炮管疲劳寿命的工程分析

本文应用Schmitt-Keim方法对59式-57mm高射炮炮管内壁表面裂纹的疲劳寿命进行计算,并对计算结果进行回归分析,得出计算该炮管各种裂纹疲劳寿命的近似公式。结果表明当内壁具有常见的短而浅的裂纹时,其疲劳寿命大于磨损寿命。     

高比重钨合金的烧结成形与组织性能研究

采用液相烧结成形工艺制备了90W-Ni-Fe合金棒,通过分析烧结态钨合金的组织形貌和力学性能,观察合金的断口组织形貌,研究了烧结工艺对高比重钨合金组织性能的影响,认为减少W-W界面,增加W-W界面的结合强度,是提高烧结态钨合金力学性能的有效途径。