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薄壁波纹管拉伸位移条件下周向稳定性研究

薄壁波纹管拉伸位移条件下周向稳定性研究

作者：张玉田西北工业大学

学位级别：硕士

金属波纹管膨胀节作为一种挠性部件，用以补偿因热胀冷缩、机械位移或振动引起的管线、设备等尺寸变化，已广泛用于国民经济的各个部门。但波纹管在使用过程中，存在着柱失稳、平面失稳和周向失稳，失稳后的波纹管其疲劳寿命和承压能力... 详细信息

金属波纹管膨胀节作为一种挠性部件，用以补偿因热胀冷缩、机械位移或振动引起的管线、设备等尺寸变化，已广泛用于国民经济的各个部门。但波纹管在使用过程中，存在着柱失稳、平面失稳和周向失稳，失稳后的波纹管其疲劳寿命和承压能力将大大降低，甚至会产生灾难性的后果。目前国内外对波纹管柱失稳和平面失稳研究较多，并取得了许多重要的成果。在对波纹管的周向失稳研究中，均把波纹管简化为一刚性体，按照外压圆筒理论进行周向稳定性计算和校核，并未考虑轴向位移对稳定性的影响。为提高外压波纹管设计水平及使用的可靠性，本文采用试验研究和有限元分析计算相结合的方法，从以下几方面研究了薄壁波纹管周向稳定性问题。通过实验，研究了单层波纹管在单独外压、单独拉伸及外压拉伸共同作用下的变形情况，并测量了各变形阶段的应变。试验结果为周向失稳，表现形式为波峰塌陷。通过实验，研究了多层波纹管在外压拉伸共同作用下的变形情况。试验结果为周向失稳，表现形式为波峰塌陷。在实验研究的基础上，利用ANSYS有限元软件，进行了受外压拉伸共同作用的单层及多层波纹管的有限元分析计算，得到了失稳波纹管的变形及应力分布情况，模拟计算结果较准确地反映了波纹管内真实应力的大小及其分布情况。试验研究及ANSYS有限元分析计算表明，受外压的波纹管其波峰径向收缩量过大以及较大的周向压应力共同作用将导致薄壁波纹管发生周向失稳，拉伸位移是产生周向失稳的主要原因，并提出了防止受外压的薄壁波纹管周向失稳的预防措施。本研究结论对薄壁波纹管的设计及应用具有重要的指导作用。

关键词：金属波纹管稳定性外压拉伸位移非线性有限元分析

拉伸位移下波纹管外压周向塑性的极限承压表征

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拉伸位移下波纹管外压周向塑性的极限承压表征

第十五届全国膨胀节学术会议

作者：李杰张小文杨玉强李张治洛阳双瑞特种装备有限公司

波纹管在外压下的失效将失去承压及位移补偿能力,结合现有的工程应用经验,拉伸位移对波纹管外压下的极限承压有一定影响。长期以来,针对位移应力对波纹管外压承压性能的研究仅限于定性研究,缺乏定量的表征模型。本文从环形板小挠度弯曲... 详细信息

波纹管在外压下的失效将失去承压及位移补偿能力,结合现有的工程应用经验,拉伸位移对波纹管外压下的极限承压有一定影响。长期以来,针对位移应力对波纹管外压承压性能的研究仅限于定性研究,缺乏定量的表征模型。本文从环形板小挠度弯曲理论出发,探讨了波纹管周向弯曲应力,同时借鉴平面失稳的子午向屈服模型,提出了拉伸位移下波纹管外压周向局部塑性的极限承压假设。

关键词：拉伸位移外压载荷波纹管极限承压

自重状态下物体悬挂拉伸位移的理论求解及数值模拟

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自重状态下物体悬挂拉伸位移的理论求解及数值模拟

北京力学会第20届学术年会

作者：刘和国北京工业大学机电学院

物体悬挂是日常生活中的常见问题,计算其自重状态下拉伸位移对分析其强度安全具有十分重要的意义。本文采用材料力学理论运用MATLAB编程计算了其拉伸位移的理论解并与ABAQUS所建模型位移结果进行了有效的对比。

关键词：拉伸位移 MATLAB ABAQUS

基于非线性混频Lamb波的复合材料拉伸损伤研究

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复合材料科学与工程 2023年第5期 65-70页

作者：王乐乐郑国彦黎海银尹振华郑艳萍郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 郑州电力高等专科学校郑州450000 河南科技大学机电工程学院洛阳471003

利用非线性混频Lamb波对复合材料板在拉伸受力过程中出现的不可见损伤进行了检测研究。建立了基于非线性混频Lamb波传播特性的有限元模型,研究了不同拉伸位移下的复合材料拉伸损伤与非线性混频Lamb波非线性响应之间的关系,以及复合材料... 详细信息

利用非线性混频Lamb波对复合材料板在拉伸受力过程中出现的不可见损伤进行了检测研究。建立了基于非线性混频Lamb波传播特性的有限元模型,研究了不同拉伸位移下的复合材料拉伸损伤与非线性混频Lamb波非线性响应之间的关系,以及复合材料板中拉伸损伤程度的不同对非线性混频Lamb波非线性系数的影响,并通过SNAP非线性超声检测装置对仿真结果进行了验证。结果发现:非线性混频Lamb波可用来检测拉伸损伤存在与否;在一定范围内,拉伸位移的增加将导致混频Lamb波的和频幅值以及和频非线性系数增加;借助混频Lamb波检测方法能够有效地对复合材料板的拉伸损伤情况进行评估。

关键词：拉伸位移损伤检测非线性系数混频检测有限元模型复合材料

基于XFEM的管道表面裂纹环向扩展数值模拟

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材料保护 2022年第12期55卷 47-54,78页

作者：陈飞丁宁王馨怡张帆刘艳军中石化川气东送天然气管道有限公司湖北武汉430070 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

为研究表面环向裂纹缺陷对管道的影响,基于扩展有限元法(XFEM),运用有限元软件ABAQUS,针对含环向圆形表面裂纹的X60钢管道的裂纹扩展规律进行了数值模拟研究,并探讨了裂纹所处位置、内压以及裂纹初始大小不同的情况下对表面裂纹环向扩... 详细信息

为研究表面环向裂纹缺陷对管道的影响,基于扩展有限元法(XFEM),运用有限元软件ABAQUS,针对含环向圆形表面裂纹的X60钢管道的裂纹扩展规律进行了数值模拟研究,并探讨了裂纹所处位置、内压以及裂纹初始大小不同的情况下对表面裂纹环向扩展的影响,对仅在内压作用下含裂纹缺陷管道的最大应力、管道裂纹扩展启裂及穿透时的拉伸位移进行分析。结果表明:管道所受最大应力处于裂纹尖端位置,裂纹扩展后该处应力有所下降;仅在内压作用下,内压越大则含环向裂纹管道的最大应力呈线性增长,裂纹初始大小及裂纹所处位置对仅内压条件下含环向裂纹管道的最大应力的影响较小;在轴向位移作用下,裂纹初始大小对裂纹扩展时的位移有显著影响,裂纹启裂及穿透管壁时管道的轴向位移随裂纹增大而迅速下降,裂纹在一定大小范围内,内壁裂纹启裂及穿透管壁时的管道轴向位移小于外壁裂纹,此时内壁裂纹更为危险,当裂纹增大至一定程度后,外壁裂纹更危险。

关键词：圆形表面裂纹环向裂纹 XFEM 裂纹扩展拉伸位移最大应力

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含环向埋藏裂纹天然气管道裂纹扩展规律研究

含环向埋藏裂纹天然气管道裂纹扩展规律研究

第33届全国天然气学术年会

作者：王馨怡黄坤陈敬东别沁中国石油西南油气田分公司集输工程技术研究所西南石油大学石油与天然气工程学院

本文基于XFEM理论,运用有限元软件ABAQUS,分析研究了管道中环向埋藏裂纹的扩展规律。本文针对X60钢的含环向埋藏裂纹的站场管道的裂纹扩展进行数值模拟分析,探讨了裂纹初始大小、位置以及内压不同的情况下对含管道中的埋藏裂纹环向扩展... 详细信息

本文基于XFEM理论,运用有限元软件ABAQUS,分析研究了管道中环向埋藏裂纹的扩展规律。本文针对X60钢的含环向埋藏裂纹的站场管道的裂纹扩展进行数值模拟分析,探讨了裂纹初始大小、位置以及内压不同的情况下对含管道中的埋藏裂纹环向扩展的影响。结果表明:在应力的作用下,管道中的埋藏裂纹开始随着应变的增大而向壁厚方向扩展,裂纹沿管壁方向扩展后再沿环向扩展;管道所受最大应力处于裂纹尖端位置,起裂扩展完成之后应力有所下降;裂纹初始大小对裂纹起裂时的拉伸位移及应变有显著影响,裂纹初始位置对裂纹起裂时的拉伸位移及应变有较小影响,内压变化对管道在裂纹起裂时的拉伸位移及应变几乎不产生影响。

关键词：埋藏裂纹裂纹扩展 XFEM 拉伸位移应变

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膨胀节在热风主管端部的应用

膨胀节在热风主管端部的应用

第十七届全国膨胀节学术会议

作者：张振花陈四平齐金祥宋志强秦皇岛市泰德管业科技有限公司

在高炉炼铁系统中,热风主管安装管道拉杆,在热风支管和热风主管的相交处设置固定支座,两固定支座之间安装单式轴向型膨胀节。在热风主管端部设置单式轴向膨胀节,单式轴向膨胀节的作用是吸收管道拉杆的热伸长产生的热膨胀。该处的膨胀节... 详细信息

在高炉炼铁系统中,热风主管安装管道拉杆,在热风支管和热风主管的相交处设置固定支座,两固定支座之间安装单式轴向型膨胀节。在热风主管端部设置单式轴向膨胀节,单式轴向膨胀节的作用是吸收管道拉杆的热伸长产生的热膨胀。该处的膨胀节工作中波纹管处于伸长状态。如果不设置该膨胀节,管道拉杆和支座的受力就会很大,并超出正常的范围,在这种情况下固定支座和拉杆就容易失效,从而导致整个热风主管失效。热风管道内壁耐火材料的使用,增加了管道的重量给波纹管带来影响,导致拉杆受力不均,膨胀节增加刚性承重装置可以很好地避免由于耐火材料的重量对波纹管造成的影响。

关键词：热风主管热风支管固定支座管道拉杆单式轴向型膨胀节压缩位移拉伸位移

沥青混合料加铺层抗反射裂缝试验新方法优化研究

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中国科技论文 2018年第24期13卷 2784-2789页

作者：周水文张蓉张晓华何平芝毛成四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都611141 公路建设与养护技术、材料及装备行业研发中心成都611130 四川省路面结构材料及养护工程实验室成都611130

采用OT(overlay tester)试验,从级配类型、沥青类型、拉伸位移、试验温度、试件厚度研究沥青混合料加铺层抗反射裂缝性能的问题。结果表明,试验温度25℃时,不同级配类型混合料裂缝发展和破坏不同,最终造成抗裂性能的差异;试验温度15℃时... 详细信息

采用OT(overlay tester)试验,从级配类型、沥青类型、拉伸位移、试验温度、试件厚度研究沥青混合料加铺层抗反射裂缝性能的问题。结果表明,试验温度25℃时,不同级配类型混合料裂缝发展和破坏不同,最终造成抗裂性能的差异;试验温度15℃时,沥青类型影响大于级配类型影响,其中KWG沥青最优;增加拉伸位移,抗裂性能急剧下降,应根据气候特点和材料类型进行选择;增加厚度可有效延缓反射裂缝的发展。OT试验适用于评价沥青混合料加铺层抗反射裂缝性能。

关键词：道路工程反射裂缝 OT试验级配类型沥青类型拉伸位移厚度

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使用横梁位移测定铍材的断后伸长率

理化检验（物理分册） 2018年第1期54卷 15-19页

作者：张子富李美岁张健康吕一格吴梓裴赵志灵魏冬冬西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室石嘴山753000

GB/T 228.1-2010规定了使用直接法和移位法测定金属材料的断后伸长率。但铍材拉伸试样的横截面积和断后伸长率较小,若使用直接法测定,其断后伸长率随断口所在位置及试样断裂部分拼接状态的变化而变化,不具备唯一性;若使用移位法测定,虽... 详细信息

GB/T 228.1-2010规定了使用直接法和移位法测定金属材料的断后伸长率。但铍材拉伸试样的横截面积和断后伸长率较小,若使用直接法测定,其断后伸长率随断口所在位置及试样断裂部分拼接状态的变化而变化,不具备唯一性;若使用移位法测定,虽弥补了直接法的不足,但操作较为麻烦。笔者介绍了利用横梁位移计算铍材拉伸试样断后伸长率的方法,可弥补上述两种方法的不足。通过试验及数据统计分析,证明此种方法可以准确快速地测定铍材试样的断后伸长率。

关键词：铍材断后伸长率直接法移位法拉伸位移统计分析