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含裂纹超大型空分叶轮动力学分析

随着现代科学技术的不断进步以及满足工业化进程的发展要求,人们对各种工业气体的需求越来越大,对空分设备的设计制造提出了新的挑战。与国外相比,我国空分设备发展起步晚、制造规模小、产品耗能高,目前迫切需要对大型空分设备的工艺流程进行系统的分析,尤其是对空分设备关键零部件在不同工况运行条件下的负载变化规律进行深入的研究,从而进一步建立空分设备关键零部件疲劳寿命的预测方法。以某离心压缩机闭式叶轮为研究对象,对含裂纹叶轮的动力学特性及载荷波动进行了分析,并试图进一步建立空分设备关键零部件裂纹扩展寿命的预测方法,本文的主要工作内容如下:首先,根据多自由度局部非线性系统的特性,结合解析解法中的谐波平衡理论,对多自由度局部非线性系统进行降维,结合数值解法里的变分理论,采用复数形式的稳态响应表达式,推导了降阶后系统的求解方法并进行了验证;其次,对离心叶轮进行了理想状态下的静力分析,确定了最大等效应力位置及危险位置,进行了裂纹扩展分析,并初步估算了叶  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

单晶铜构件弯曲时裂纹扩展的分子动力学模拟

单晶铜材料主要应用到集成电路、二极管、三极管、半导体材料及芯片等,对单晶铜材料的裂纹扩展进行理论研究和分析,从而提高单晶铜材料的质量、稳定性及使用寿命等,具有重要的理论及实际意义。以分子动力学为理论基础,用LAMMPS软件建立单晶铜构件的模型,在弯曲加载下,分子动力学模拟其裂纹扩展,并计算出系统的势能、应力、起裂载荷。用OVITO软件进行可视化处理得到模型变化图,用ORIGIN绘图软件制图得系统总势能随时间步的变化曲线。模拟时时通过大量试验验确定了合理的初始弛豫步数,初始载荷、加载弛豫步数和加载变量。结合势能、应力、中心对称参数等对模拟构形变化和得到的结果进行了分析,得到了相应的结论。先对单裂纹定长度的单晶铜构件加载过程进行弛豫模拟,并结合数值计算方法计算出了弛豫过程中的势能、应力、中心对称参数。对模拟构形变化和得到的参数进行分析得出结论。之后对其他量不变的条件下的不同裂纹长度的单晶铜构件的模拟,探究裂纹长度为0.5a-6a时的...  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

《南京工业大学学报(自然科学版)》2017年04期
南京工业大学学报(自然科学版)

孔洞对单边裂纹板裂纹扩展方向的影响

断裂是一种常见的失效模式。按裂纹的力学特征分,裂纹可分为张开型(Ⅰ型)、滑开型(Ⅱ型)和撕开型(Ⅲ型)裂纹。在实际工程结构中经常存在诸如孔洞夹杂等缺陷,其中裂纹的扩展路径会受其影响,而呈现多种形式的扩展。如在焊接结构中,焊缝内的微裂纹扩展路径会受到其中气孔的影响。早在1993年Hu等[1]就用解析的方法对无限大平板中裂纹与孔洞的问题进行了研究,结果表明当裂尖和孔洞非常接近时,孔洞对裂尖应力强度因子有非常明显的影响。刘淑红等[2]对含椭圆孔的单边裂纹板进行了分析,发现孔洞和裂纹之间存在相互作用,裂尖和椭圆孔口附近的应力会增大,并将孔边应力分布和裂尖应力强度因子的数值解和解析解进行了比较,发现它们吻合较好。刘滔文等[3]运用有限元法研究了孔洞对2519A铝合金焊接接头裂纹扩展的影响,证明了裂尖的应力强度因子与其周围孔洞的关系密切。在对裂纹扩展模拟的研究上,Belyschko等[4]于1999年提出采用不依赖于网格划分的有限元思想来处...  (本文共8页) 阅读全文>>

《固体力学学报》2014年01期
固体力学学报

一种随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法

0引言因测量、制造、环境等因素的随机性,裂纹结构中存在大量不确定性因素,例如载荷,材料性质,裂纹尺寸等,而这些不确定性因素将反过来影响其裂纹扩展路径,确定性的裂纹扩展路径已难以描述真实裂纹结构中的裂纹扩展行为.为了更好地研究裂纹结构的断裂行为及其可靠性或残余载荷承载能力,有必要对其裂纹扩展路径进行不确定性分析.Lin和Yang[1]基于断裂力学和随机过程提出了一种疲劳裂纹扩展随机理论.欧进萍和段忠东[2]在随机振动理论和裂纹扩展随机模型的基础上提出了随机裂纹扩展的统计矩分析和计算方法,探讨了随机裂纹扩展下构件抗力衰减的规律.薛红军和吕国志[3]采用随机有限元(SFEM)和可靠性分析相结合的方法,将影响裂纹扩展的主要随机因素作为随机变量进行处理,研究了裂纹扩展失效概率的计算问题.Ahmed和Iwona[4]分析了随机分布孔洞材料中的裂纹萌生和扩展问题.Galybin和Dyskin[5]研究了由应力波引起的随机裂纹扩展问题.Yang...  (本文共9页) 阅读全文>>

《爆破》2011年04期
爆破

煤体爆破裂纹扩展速度试验研究

在煤成岩过程中,受到成煤物质、沉积环境和煤化程度等的影响,造成煤体的自身结构特征和物理力学性质较岩体而言,煤体中的初始裂隙更为发育,且强度也远低于岩石,离散性更大[1]。因此不能简单的将岩石爆破裂纹扩展机理直接应用于煤体中,然而国内外关于煤体爆破作用及裂纹扩展机理的研mail)singbocs@sina.com,sunbo19870419@163.com。程等方面的科研及教学工作。通讯作者:孙博(1987-),男,河南理工大学土木工程学院09级硕士研究生,从事岩土工程及工程爆破方面的研究,(E-究开展的还很少,煤体裂纹扩展的过程和扩展规律还不清楚,目前仍处在实践和经验阶段[2-4]。在爆破过程中,介质的爆破破坏是由其内部裂纹发展的过程决定的,裂纹的扩展是煤体爆破破裂的基本形式之一,是研究煤体爆破裂纹扩展机理的重要内容。目前,有机玻璃、水泥模型和模拟材料中爆破裂纹扩展规律研究成果为煤体爆破破裂过程的研究奠定了基础[5-6],结合已...  (本文共6页) 阅读全文>>

权威出处: 《爆破》2011年04期
《矿业安全与环保》2010年04期
矿业安全与环保

岩石单一裂纹扩展率的数值模拟研究

在裂纹尖端区,连续介质假设被破坏,因此针对不同区域的本构行为,裂纹扩展准则的理论与实验研究还不成熟,国内外许多学者对裂纹尖端应力、应变场已经做了大量的计算和实验工作。清华大学杨卫[1]运用有限元方法模拟断裂过程的宏微观破坏机理,提出了裂纹尖端扩展状态不是固定的、存在混沌状态。唐春安[2]对岩板中混合裂纹扩展过程进行了数值模拟,对带有预裂纹的大理岩以及大理岩—砂岩的拼接岩板的单轴压缩实验进行了数值模拟。目前针对单一裂纹扩展状态的研究还不多,故针对单一裂纹的裂纹扩展率进行数值模拟研究具有一定理论意义。1裂纹扩展率概念的提出首先推导裂纹有效长度[3]的计算公式,图1为对岩石单一裂图纹1模有型效的裂有纹效长度裂计纹算长示度意计图算示意图。ry为线弹性条件下裂纹扩展塑性区长度的一半,应该说实际的裂纹长度为2(a+ry)。在虚拟裂纹尖端建立起坐标系XOY,沿y方向的位移:υ=KIμ(1+ν)r2πsinθ22-(1+ν)cos2θ2(1)式...  (本文共4页) 阅读全文>>