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Al-4%Cu凝固过程枝晶生长的数值模拟 被引量：3
1
作者 张敏 徐蔼彦 +1 位作者 汪强 李露露 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期9-16,共8页
改进了模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机和有限差分(CA-FD)模型,新模型引入扰动函数来控制二、三次枝晶的生长;在枝晶生长过程中,将溶质浓度明确地分为液相溶质浓度和固相溶质浓度两部分;并在溶质再分配与扩散过程中采用八邻位差分以... 改进了模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机和有限差分(CA-FD)模型,新模型引入扰动函数来控制二、三次枝晶的生长;在枝晶生长过程中,将溶质浓度明确地分为液相溶质浓度和固相溶质浓度两部分;并在溶质再分配与扩散过程中采用八邻位差分以减少网格形状导致溶质扩散的各向异性。模拟了Al-4%Cu二元合金过冷熔体中,单个和多个等轴晶沿不同择优方向生长及单方向和多方向柱状树枝晶竞争生长过程中的枝晶形貌、液相溶质浓度和固相溶质浓度分布情况。模拟结果表明:扰动的引入能够促使枝晶产生分支,并控制二、三次枝晶的生长速率;液/固相溶质计算模型能够准确地模拟出枝晶生长过程中液/固相溶质分布;此外改进后的模型实现了枝晶沿任意方向的竞争生长。 展开更多
关键词 数值模拟 元胞自动机法 枝晶形貌 溶质浓度
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非均匀温度场Fe-0.06%C合金焊接接头凝固过程模拟分析 被引量：1
2
作者 张敏 汪强 +1 位作者 徐蔼彦 邢奎 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期101-107,共7页
利用元胞自动机和有限差分(CA-FD)法,采用宏-微观两种尺度,将宏观温度场与微观枝晶生长过程耦合在一起,再现了Fe-0.06%C二元合金焊接熔池的凝固过程.同时,探讨了边界散热速率对焊接熔池中枝晶生长形貌及晶粒尺寸的影响;分析了形核基底... 利用元胞自动机和有限差分(CA-FD)法,采用宏-微观两种尺度,将宏观温度场与微观枝晶生长过程耦合在一起,再现了Fe-0.06%C二元合金焊接熔池的凝固过程.同时,探讨了边界散热速率对焊接熔池中枝晶生长形貌及晶粒尺寸的影响;分析了形核基底数与枝晶生长间的关系;并用实验对模拟结果进行了验证.结果表明,在熔池凝固过程中,温度梯度沿散热边界向绝热边界方向不断减小,等温线弧度不断增大;熔池散热边界附近的液相中溶质浓度远远高于绝热边附近和模拟区域中心的液相溶质浓度;模拟区域内的温度梯度随着边界散热速率的增大而升高.此外,随着形核基底的增加,柱状晶数量基本不变;而等轴晶数量不断增多,分布范围逐渐扩大,但尺寸有所减小.模拟结果反映了焊接熔池的凝固过程,并与实验结果吻合,为实际焊接工艺的选取提供了一定的参考. 展开更多
关键词 焊接冶金 数值模拟 焊接熔池 宏-微观模型 微观组织 枝晶生长
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大包内联箱三通与支管焊接结构应力-应变分析
3
作者 李继红 徐蔼彦 +1 位作者 汪强 张敏 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期116-119,共4页
针对某厂大包内联箱三通与支管开裂失效现象,采用有限元法对焊接及运行过程中残余应力和变形进行模拟分析。结果表明:焊后高应力区主要集中在焊缝区,峰值达1 172 MPa,沿轴向随着距焊缝距离的增加逐渐减小;管内外壁焊缝上残余应力较高,... 针对某厂大包内联箱三通与支管开裂失效现象,采用有限元法对焊接及运行过程中残余应力和变形进行模拟分析。结果表明:焊后高应力区主要集中在焊缝区,峰值达1 172 MPa,沿轴向随着距焊缝距离的增加逐渐减小;管内外壁焊缝上残余应力较高,且内壁高于外壁。管件在运行过程中沿轴向等效应力分布为较高应力→低应力→高应力→低应力→较高应力,焊缝外表面等效应力最高,峰值为1 100 MPa,沿管径向内逐渐降低;焊缝截面上可观察到高应力组成的Y型区域,这极易导致管件在运行过程中沿管外壁开裂失效。运行过程中焊缝中心应力相对于焊后应力提升了12.9%,管壁表面焊缝中心处于高度危险状态。最后,提出预防措施,将为实际工程提供重要的理论依据,减少同类焊接结构开裂失效的发生。 展开更多
关键词 12Cr1Mo V 开裂失效 应力应变 有限元
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元胞自动机法模拟Al-Cu单相合金凝固组织
4
作者 李继红 徐蔼彦 +2 位作者 汪强 邢奎 张敏 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期8-12,共5页
改进模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机模型,根据Al-Cu二元合金相图,拟合出固液分配系数和液相线斜率随温度变化的曲线方程,并将其耦合入改进的模型中。应用该模型模拟出金属凝固过程中单个、多个枝晶的生长形貌和溶质浓度分布,将模拟... 改进模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机模型,根据Al-Cu二元合金相图,拟合出固液分配系数和液相线斜率随温度变化的曲线方程,并将其耦合入改进的模型中。应用该模型模拟出金属凝固过程中单个、多个枝晶的生长形貌和溶质浓度分布,将模拟结果与固液分配系数和液相线斜率恒定时得到的结果进行对比分析。结果表明,改进后的模型实现了枝晶生长过程中固液相溶质浓度的分离,耦合曲线方程后模拟得到的溶质浓度分布更加均匀平滑,更符合凝固基本理论。 展开更多
关键词 凝固 数值模拟 枝晶形貌 溶质浓度
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12Cr1MoV联箱与支管焊缝裂纹分析
5
作者 张敏 徐蔼彦 汪强 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期75-80,共6页
为研究某厂联箱与支管运行1.4×105h后发生开裂的原因,采用宏观渗透及光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计等测试方法对失效管进行检测.研究表明:焊后存在焊接缺陷,大量的裂纹垂直于焊缝,加速裂纹的扩展,改变应力分布状态;部... 为研究某厂联箱与支管运行1.4×105h后发生开裂的原因,采用宏观渗透及光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计等测试方法对失效管进行检测.研究表明:焊后存在焊接缺陷,大量的裂纹垂直于焊缝,加速裂纹的扩展,改变应力分布状态;部分夹杂物沿直线分布,使材料受力具有方向敏感性,导致材料开裂失效;断口表面主要是Fe的氧化物,焊件长期过热,外表面形成不均匀氧化层,产生应力集中,致使焊缝从管壁外侧开裂;母材硬度超标.优化焊接工艺方案,焊前预热焊后回火,消除管件外壁的氧化层及减少设备停机次数均能有效防止同类焊接结构开裂失效. 展开更多
关键词 12CR1MOV 长期过热 焊缝裂纹 显微组织 力学性能
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套管抗拉可靠性强度研究
6
作者 徐蔼彦 姬丙寅 +1 位作者 史交齐 李岩 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期71-75,共5页
提出采用一次二阶矩法计算套管抗拉可靠性强度,通过几何尺寸测量、材料拉伸试验获得理论计算套管抗拉可靠性强度的关键参数,并采用有限元模拟计算和全尺寸实物试验进行验证与评估。研究结果表明:目标置信水平为0.005时,Ф177.80 mm×... 提出采用一次二阶矩法计算套管抗拉可靠性强度,通过几何尺寸测量、材料拉伸试验获得理论计算套管抗拉可靠性强度的关键参数,并采用有限元模拟计算和全尺寸实物试验进行验证与评估。研究结果表明:目标置信水平为0.005时,Ф177.80 mm×10.36 mm 110套管抗拉可靠性强度理论计算值(5195 kN)小于其实物试验值(5496 kN)和有限元模拟值(5525 kN),实物试验值和有限元模拟值基本吻合,验证了本文提出的套管抗拉可靠性强度理论计算方法可靠。该研究方法可以评价不同可靠性水平下同批次套管抗拉强度的可靠性,为油田套管的可靠性设计和套管的选材提供计算与试验支撑。 展开更多
关键词 套管 抗拉强度 可靠性 不确定度 一次二阶矩法
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抽油光杆早期失效原因分析
7
作者 吕庆钢 薛凯 +3 位作者 朱稿林 徐蔼彦 史交齐 姬丙寅 《石油工业技术监督》 2022年第11期1-5,11,共6页
通过宏观分析、理化性能检测和微观分析,明确30CrMoA HL抽油光杆的失效原因。结果表明:失效抽油光杆理化性能符合标准要求,不是造成事故的主要原因。造成抽油光杆失效的直接原因是早期应力疲劳断裂;主要原因是失效样品运行过程中,除承... 通过宏观分析、理化性能检测和微观分析,明确30CrMoA HL抽油光杆的失效原因。结果表明:失效抽油光杆理化性能符合标准要求,不是造成事故的主要原因。造成抽油光杆失效的直接原因是早期应力疲劳断裂;主要原因是失效样品运行过程中,除承受正常运行产生的拉-拉疲劳载荷外,还承受额外弯曲疲劳载荷(由于安装不正或与井口不对中产生)、高频横向振动载荷(深抽井、稠油阻滞作用引起的)以及光杆卡子处的应力集中作用,导致应力疲劳寿命下降,从而引起疲劳断裂失效。建议安装时改进井口对中方式或引进新技术,采用新型光杆卡子等。 展开更多
关键词 抽油光杆 30CrMoA 疲劳失效 微裂纹 应力集中
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筛管抗拉强度计算及全尺寸试验 被引量：1
8
作者 姬丙寅 史交齐 +1 位作者 徐蔼彦 刘卫东 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第4期110-115,共6页
随着筛网式滤砂管的应用越来越多,钻井和地质工况条件越来越复杂,对筛管的强度要求较高。国内外对基管强度研究主要集中在抗挤性能和防砂性能评价两个方面,而基管抗拉强度研究相关报道较少。为建立筛管抗拉强度的计算公式,满足油田筛管... 随着筛网式滤砂管的应用越来越多,钻井和地质工况条件越来越复杂,对筛管的强度要求较高。国内外对基管强度研究主要集中在抗挤性能和防砂性能评价两个方面,而基管抗拉强度研究相关报道较少。为建立筛管抗拉强度的计算公式,满足油田筛管基管设计与选材需要,笔者采用全尺寸试验方法对筛管抗拉强度进行研究,筛管抗拉强度有限元计算值和全尺寸试验值二者误差小于7%,并建立筛管布孔方式(孔眼直径、轴向孔间距、横截面周向孔数)与筛管抗拉强度计算关系式,筛管抗拉强度计算值与试验值相比误差约8%。筛管基管的布孔方式影响筛管的抗拉强度,孔眼直径对抗拉强度影响最大,轴向孔间距影响次之,横截面周向孔数影响最小。 展开更多
关键词 筛管 抗拉强度 全尺寸试验 计算公式
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30CrMoA抽油杆断裂原因分析 被引量：4
9
作者 王军 刘西西 徐蔼彦 《石油管材与仪器》 2017年第6期68-70,74,共4页
通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析等,对抽油杆的断裂原因进行了分析。结果表明:抽油杆的化学成分、力学性能均符合相关标准要求,显微组织、非金属夹杂物、晶粒度均达到了标准要求;抽油杆失效形式为硫... 通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析等,对抽油杆的断裂原因进行了分析。结果表明:抽油杆的化学成分、力学性能均符合相关标准要求,显微组织、非金属夹杂物、晶粒度均达到了标准要求;抽油杆失效形式为硫化氢应力腐蚀导致的早期疲劳断裂。在含H_2S、Cl^-等腐蚀介质的环境中,建议采用表面喷涂或电镀防腐抽油杆。 展开更多
关键词 30CrMoA 抽油杆 疲劳断裂 应力腐蚀
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抽油杆短期失效原因分析 被引量：1
10
作者 陈举涛 袁良帅 +4 位作者 王军 姬丙寅 杨宏利 徐蔼彦 王红江 《石油工业技术监督》 2017年第4期14-17,共4页
抽油杆是有杆泵采油方式的重要部件。在抽油过程中,抽油杆柱由于不对称循环载荷、稠油、腐蚀、结蜡等原因,造成抽油杆失效。通过几何尺寸测量、力学性能测试、化学成分、显微组织及示功图分析,对抽油杆的断裂原因进行了分析。结果表明,... 抽油杆是有杆泵采油方式的重要部件。在抽油过程中,抽油杆柱由于不对称循环载荷、稠油、腐蚀、结蜡等原因,造成抽油杆失效。通过几何尺寸测量、力学性能测试、化学成分、显微组织及示功图分析,对抽油杆的断裂原因进行了分析。结果表明,抽油杆断裂的主要原因是扳手方存在孔洞缺陷、表面脱碳、组织不均匀及非金属夹杂物数量较多的材质问题,次要原因是扳手方截面尺寸不足及扳手方过扭造成的损伤。最后,建议增加抽油杆的脱碳层、非金属夹杂物、显微组织、晶粒度、抽油杆内部缺陷等检测项目。 展开更多
关键词 抽油杆 断裂原因 扳手方 短期失效 振动载荷 脱碳层
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