热流固-损伤多场耦合作用下干热岩水力压裂特征数值模拟

1

作者 张旭 周小夏 +3 位作者 黄中伟 李根生 王天宇 武晓光 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期86-94,共9页

水力压裂是有效开发干热岩的关键途径,核心步骤是向高温高应力地层中注入低温高压流体,冷冲击诱导热应力对干热岩裂缝起裂和扩展具有重要影响,但低温诱导热应力和地应力耦合作用下高温岩体应力场/温度场演化特征及裂缝扩展模式仍不明晰... 水力压裂是有效开发干热岩的关键途径,核心步骤是向高温高应力地层中注入低温高压流体,冷冲击诱导热应力对干热岩裂缝起裂和扩展具有重要影响,但低温诱导热应力和地应力耦合作用下高温岩体应力场/温度场演化特征及裂缝扩展模式仍不明晰。为此,建立考虑井筒应力叠加效应、岩石热孔隙弹性效应、弹脆性破坏准则和基岩孔渗随损伤变化的热流固-损伤耦合裂缝扩展数值模型,并与井筒冷却和裂缝扩展解析解对比,验证模型的准确性。研究不同热储地应力和流体注入温度下干热岩压裂应力场/温度场演化特征和裂缝扩展模式。结果表明:裂缝起裂时,井筒周围热应力作用较强,裂缝沿各方向扩展,裂缝起裂后,裂缝扩展受原地应力场影响增强,使裂缝转向,主要沿最大主应力方向扩展,温度变化局限在井筒附近地层;温差越大,热应力越强,起裂压力越低,利于形成复杂缝网;地应力差越小(最大主应力恒定),裂缝起裂/扩展方向受地应力控制程度小,利于形成复杂缝网,应力场扰动程度大。 展开更多

关键词 干热岩 水力压裂 热流固-损伤耦合模型 热应力 地应力差 破裂压力 裂缝扩展模式

在线阅读 下载PDF 职称材料

热流固耦合作用下干热岩地热井套管-水泥环胶结面应力场分析

2

作者 赵新波 秦翊玮 +4 位作者 吕健 梁凯 何晓红 赵世军 张立松 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期66-78,共13页

干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、... 干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、套管内注入水与地层之间温差所引起的热载荷、孔隙流体的热渗效应(T-O),建立干热岩地热井套管-胶结面-水泥环-地层组合体热流固耦合模型。通过拉普拉斯变换和逆变换,对模型进行求解,并与已公开发表的温度场数据和径向应力场数据进行比对验证。以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩井为工程背景,得到了井筒系统内各界面随时间发展的温度曲线和径向应力曲线,发现套管-水泥环胶结面处的温度在2.3 d左右降低到套管内壁温度,而径向应力开始有短暂的降低后增加,径向应力最小值为6.31 MPa。进一步分析胶结面的热流固耦合参数对干热岩地热井套管-胶结面界面径向应力的影响规律,结果表明:当胶结面的弹性模量、泊松比、T-O系数与水泥环的相应属性相近时,或者较低的地层温度和较小的胶结面孔隙率,均能减小套管-胶结面界面处的径向应力,因而更有利于套管-胶结面-水泥环-地层组合体的完整性。该结论对干热岩地热井保护井筒的完整性具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 干热岩地热井 热流固耦合 套管-水泥环胶结面 应力场 理论解

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于损伤-有限元全耦合法的无砟轨道CA砂浆疲劳损伤机制 被引量：4

3

作者 邓世杰 任娟娟 +3 位作者 杜威 章恺尧 刘伟 叶文龙 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期103-111,共9页

无砟轨道结构在千万甚至上亿次列车荷载作用下各功能部件容易发生高周疲劳破坏,以CA砂浆为研究对象,开发疲劳损伤本构关系的材料子程序,建立损伤-有限元全耦合技术下的CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆疲劳损伤分析方法,揭示砂浆脱空、砂浆... 无砟轨道结构在千万甚至上亿次列车荷载作用下各功能部件容易发生高周疲劳破坏,以CA砂浆为研究对象,开发疲劳损伤本构关系的材料子程序,建立损伤-有限元全耦合技术下的CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆疲劳损伤分析方法,揭示砂浆脱空、砂浆初始劣化和列车荷载变化等关键因素对无砟轨道结构部件疲劳损伤累积的影响。结果表明:全耦合方法可以反映损伤与结构应力场的相互影响机制,在一定程度上揭示了CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的疲劳损伤机理;CA砂浆脱空较CA砂浆初始劣化以及列车荷载变化对其损伤累积的影响突出;沿砂浆横向,随着加载次数的增加荷载应力分布逐渐均匀化;沿砂浆纵向,越靠近砂浆端部的荷载应力随着加载次数降低程度越剧烈,随着远离端部这种降低程度在迅速削弱,端部荷载应力的损失将分配到纵向其他位置的荷载应力增加,增加幅度随着远离端部逐步减少;在砂浆初始劣化50%工况中,脱空长度越长,列车荷载越大,应力的非线性变化越突出,并且在应力重分布过程中荷载应力逐步向线性化发展;在1 500万次加载范围内,应力水平小于0.5,则可以忽略CA砂浆层应力重分布对损伤累积的影响。 展开更多

关键词 CA砂浆 材料子程序 疲劳损伤 损伤-有限元全耦合方法 应力重分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

汽轮机转子热-力耦合非线性分析及低周疲劳损伤评估 被引量：4

4

作者 黄丹 许平聪 郭乙木 《热力发电》 CAS 北大核心 2003年第7期61-64,共4页

通过对国产 30 0MW调峰汽轮机组转子在典型工况下起动过程中热力耦合场进行非线性数值分析和模拟计算 ,得出该机组起动过程中转子的应力和温度场分布 ,并运用连续损伤模型对汽轮机转子进行了低周疲劳损伤分析。考虑到多轴应力的影响 ,... 通过对国产 30 0MW调峰汽轮机组转子在典型工况下起动过程中热力耦合场进行非线性数值分析和模拟计算 ,得出该机组起动过程中转子的应力和温度场分布 ,并运用连续损伤模型对汽轮机转子进行了低周疲劳损伤分析。考虑到多轴应力的影响 ,得出转子的损伤演化方程 ,评估了转子的剩余寿命。 展开更多

关键词 汽轮机 转子 热-力耦合 非线性分析 低周疲劳损伤 评估

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑车桥耦合效应的大跨悬索桥钢-混组合梁疲劳损伤评估 被引量：16

5

作者 朱劲松 香超 祁海东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期218-229,共12页

为了研究不同疲劳车辆荷载作用下大跨度悬索桥钢-混组合梁的疲劳寿命,以及在考虑车桥耦合效应变化时运营期内钢-混组合梁疲劳损伤累积变化规律,以某主跨720 m的悬索桥为例进行了分析。基于局部梁段有限元模型静力分析确定了疲劳细节关注... 为了研究不同疲劳车辆荷载作用下大跨度悬索桥钢-混组合梁的疲劳寿命,以及在考虑车桥耦合效应变化时运营期内钢-混组合梁疲劳损伤累积变化规律,以某主跨720 m的悬索桥为例进行了分析。基于局部梁段有限元模型静力分析确定了疲劳细节关注点,得出相应的应力集中系数;利用P-M及CDM两种评估模型对疲劳荷载模型Ⅲ、AASHTO规范标准疲劳车及河北省疲劳荷载谱三类疲劳车辆荷载作用下的疲劳损伤度及疲劳寿命进行了评估;考虑车桥耦合动力效应分析了车辆载重量、行车速度、桥面铺装恶化及未来交通量增长对结构运营期内的疲劳损伤累积的影响。结果表明,该类钢-混组合梁悬索桥疲劳状态评估最不利梁段为1/8跨处,易发生疲劳破坏的节点为靠近吊点位置的主梁顶板与腹板连接处。疲劳荷载模型Ⅲ与当地疲劳荷载谱作用下的疲劳损伤量比较接近,AASHTO疲劳车作用下的损伤累积量明显低于另外两类。不同部位疲劳细节关注点的累积损伤量变化趋势与速度的关系不太明确,行车载重量、交通量增长以及桥面铺装恶化均加速疲劳损伤累积的增长。 展开更多

关键词 悬索桥 钢-混组合梁 车桥耦合效应 疲劳损伤评估 影响因素

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于热固振耦合的某附件壳体蠕变-热疲劳寿命预测方法 被引量：2

6

作者 陈志军 陈津虎 +1 位作者 胡恩来 杨学印 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2019年第1期38-45,共8页

提出一种基于热固振耦合的某附件壳体蠕变-热疲劳寿命预测方法,主要是基于ANSYS-Fluent模块进行流固热耦合,仿真结果得到的附件壳体温度场分布并通过实测数据进行结果验证,再通过温度场数据传递途径结合ANSYS-Workbench模块进行附件壳... 提出一种基于热固振耦合的某附件壳体蠕变-热疲劳寿命预测方法,主要是基于ANSYS-Fluent模块进行流固热耦合,仿真结果得到的附件壳体温度场分布并通过实测数据进行结果验证,再通过温度场数据传递途径结合ANSYS-Workbench模块进行附件壳体热固振耦合仿真得到壳体应力应变场,然后基于线性累计损伤理论耦合附件壳体蠕变持久寿命和热疲劳寿命,最终得到其蠕变-热疲劳寿命预测结果。针对附件壳体,一方面对比分析了单纯热疲劳寿命(41 063个循环寿命)与蠕变-热疲劳(39 054个循环寿命),通过结果得知航空发动机附件系统高热环境下蠕变作用对附件壳体热疲劳寿命是存在显著影响的;另一方面对比分析了基于稳态温度场的蠕变-热疲劳(23 334个循环寿命)与基于瞬态温度场(考虑温变速率)的蠕变-热疲劳(24 545个循环寿命),结果表明温变速率在一定程度上影响航空发动机附件系统结构的蠕变-热疲劳寿命。 展开更多

关键词 热固振耦合 蠕变-热疲劳寿命 温度场 应力应变场

在线阅读 下载PDF 职称材料

横流向涡激-参激耦合振动下深水钻井隔水管疲劳损伤预测 被引量：9

7

作者 王宴滨 高德利 +1 位作者 王金铎 赵宏川 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期119-126,共8页

考虑深水钻井过程中浮式平台的升沉运动,基于Vander Pol尾流振子模型,建立深水钻井隔水管横流向涡激-参激耦合振动力学分析模型和控制方程,采用Galerkin法和Newmark-β方法对控制方程进行求解,获得涡激-参激耦合振动下深水钻井隔水管的... 考虑深水钻井过程中浮式平台的升沉运动,基于Vander Pol尾流振子模型,建立深水钻井隔水管横流向涡激-参激耦合振动力学分析模型和控制方程,采用Galerkin法和Newmark-β方法对控制方程进行求解,获得涡激-参激耦合振动下深水钻井隔水管的应力时程曲线;采用雨流计数法和Palmgren-Miner线性累积损伤准则,获得深水钻井隔水管的疲劳损伤热点,在此基础上讨论波高、波浪周期、海面海流流速、顶张力对隔水管疲劳热点处疲劳损伤的影响。结果表明:隔水管横流向涡激-参激耦合振动疲劳损热点位于隔水管底部;波高主要通过影响隔水管参激振动特性影响隔水管的疲劳损伤,波高越大,疲劳损伤越大;波浪周期主要通过改变参激振动中隔水管的轴向力影响其疲劳损伤,波浪周期越小,疲劳损伤越大;海面海流流速主要通过改变隔水管横流向的涡激振动特性影响其疲劳损伤,海面海流流速越大,疲劳损伤越大;顶张力主要通过改变隔水管的轴向力分布影响隔水管的横流向涡激振动,进而对其疲劳损伤产生影响,顶张力系数越小,疲劳损伤越大。 展开更多

关键词 深水钻井隔水管 涡激-参激耦合振动 GALERKIN法 NEWMARK-Β法 疲劳损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双向流-固耦合的大展弦比机翼疲劳寿命分析 被引量：1

8

作者 李金洋 王军利 +2 位作者 雷帅 冯钰茹 杜天玮 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1207-1213,共7页

以大展弦比机翼为研究对象,基于Miner线性累积损伤理论并利用有限元分析方法计算了不同攻角下大展弦比机翼的疲劳寿命。首先,以N-S方程为基础,使用双向流-固耦合方法求解了巡航状态下机翼结构的位移,应力以及应变。其次,对机翼进行疲劳... 以大展弦比机翼为研究对象,基于Miner线性累积损伤理论并利用有限元分析方法计算了不同攻角下大展弦比机翼的疲劳寿命。首先,以N-S方程为基础,使用双向流-固耦合方法求解了巡航状态下机翼结构的位移,应力以及应变。其次,对机翼进行疲劳寿命分析,得到了机翼结构疲劳薄弱位置和不同攻角下的寿命情况。结果表明:大展弦比机翼疲劳薄弱位置易出现在翼尖前缘和翼根处,前缘的寿命从翼尖沿着机翼展向向翼根处增加;机翼的寿命情况与攻角的改变以及翼型参数密切相关,且在给定飞行工况下,一般会存在一个寿命最大攻角。 展开更多

关键词 大展弦比 有限元方法 双向流-固耦合 疲劳寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

新的蠕变-疲劳耦合损伤下活塞热-机疲劳寿命预测方法 被引量：2

9

作者 何联格 周蓝 +2 位作者 苏建强 张斌 石文军 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期554-560,共7页

建立了一种新的蠕变-疲劳非线性耦合损伤下铸铝合金材料热-机疲劳寿命预测模型,开展了铸铝合金材料力学性能与蠕变-疲劳试验测试,对寿命预测模型进行了验证.其次,对比活塞热-机耦合有限元计算结果与温度场测试结果,对有限元模型进行了验... 建立了一种新的蠕变-疲劳非线性耦合损伤下铸铝合金材料热-机疲劳寿命预测模型,开展了铸铝合金材料力学性能与蠕变-疲劳试验测试,对寿命预测模型进行了验证.其次,对比活塞热-机耦合有限元计算结果与温度场测试结果,对有限元模型进行了验证.最后,用新的热-机疲劳寿命预测模型对活塞的热-机疲劳寿命进行了预测.结果表明:新的蠕变-疲劳寿命预测模型预测结果均位于2倍误差带内,该模型具备良好的寿命预测能力;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤中蠕变损伤占比较大,约为53.9%;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤关键区域位于活塞销座与加强肋连接处,活塞在热-机载荷耦合作用下的热-机疲劳循环寿命为4 290,满足可靠性要求. 展开更多

关键词 活塞 铸铝合金 蠕变-疲劳 耦合损伤 寿命预测

在线阅读 下载PDF 职称材料

舰船燃气涡轮叶片三维热流固耦合应力应变分析及寿命预测 被引量：7

10

作者 朱江江 杨自春 《中国舰船研究》 2010年第5期64-68,共5页

为提高燃气轮机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的寿命预估与减损控制研究,需要对燃气轮机的关键零部件进行结构特性分析。对舰船燃气轮机涡轮叶片在紧急升工况载荷谱下的应力应变状态进行了三维热流固耦合有限元分析,针对典型载荷... 为提高燃气轮机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的寿命预估与减损控制研究,需要对燃气轮机的关键零部件进行结构特性分析。对舰船燃气轮机涡轮叶片在紧急升工况载荷谱下的应力应变状态进行了三维热流固耦合有限元分析,针对典型载荷谱计算了涡轮叶片应力应变的变化规律,对涡轮叶片材料进行了控制应变试验,为叶片寿命预测提供了必要的参数。根据应力应变分析结果利用Basquin公式和Manson-Coffin公式计算了2个危险点处的疲劳裂纹起始寿命。并根据分析结果对涡轮叶片进行了寿命预测,预测结果可以作为燃气轮机使用维修的参考依据。 展开更多

关键词 燃气涡轮叶片 热流固耦合 应变试验 疲劳寿命 裂纹

在线阅读 下载PDF 职称材料

低周疲劳下对接焊缝累积塑性损伤的金属磁记忆表征研究

11

作者 杨熠奕 马小平 +1 位作者 苏三庆 王威 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期87-98,共12页

地震载荷下的钢构件,因低周疲劳所致的塑性损伤累积而诱发严重的断裂破坏。金属磁记忆作为一种新兴无损检测技术,已被证明可用于钢构件的疲劳损伤表征。为改善既有力-磁耦合理论及数值模拟方法的局限性,实现焊接件塑性损伤的无损评估,... 地震载荷下的钢构件,因低周疲劳所致的塑性损伤累积而诱发严重的断裂破坏。金属磁记忆作为一种新兴无损检测技术,已被证明可用于钢构件的疲劳损伤表征。为改善既有力-磁耦合理论及数值模拟方法的局限性,实现焊接件塑性损伤的无损评估,本文利用磁记忆技术对低周疲劳下对接焊缝的累积塑性损伤进行了表征分析。针对焊接构件的非均匀磁化问题,基于既有理论模型并改进模拟方法,实现了低周疲劳下焊接件的力-磁耦合有限元模拟。同时,通过Q345qC焊接件的低周疲劳及磁信号检测实验,分析了法向磁信号H_(SF)(z)及其特征参数的变化规律,由对比实验与模拟结果可以发现,磁信号曲线在焊接位置均出现明显的突变现象,磁信号峰-谷梯度K_(p-v)随累积塑性损伤D的增大均呈指数递减,二者平均误差不超过5%,证明了模拟方法的准确性。在此基础上,建立了低周疲劳下焊接件K_(p-v)与D的量化关系,验证了磁信号峰-谷梯度具有表征钢材塑性累积损伤程度的潜在可能,可为定量评价焊接试件的塑性损伤提供参考。 展开更多

关键词 低周疲劳 累积塑性损伤 金属磁记忆 力-磁耦合 损伤表征

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于“混合耦合理论”的双重孔隙介质HMD模型及应用

12

作者 许昌毓 韩立军 +1 位作者 王锴 陈晓辉 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期201-214,共14页

在开采扰动下,富水矿山采空区围岩孔隙结构和渗透性往往发生较大的改变,从而诱发导水裂隙带的产生,甚至导致突水灾害。导水裂隙带的形成不仅具有很强的不可预见性,往往还需要考虑开采过程中裂隙围岩的应力、渗流等多物理场的耦合作用,... 在开采扰动下,富水矿山采空区围岩孔隙结构和渗透性往往发生较大的改变,从而诱发导水裂隙带的产生,甚至导致突水灾害。导水裂隙带的形成不仅具有很强的不可预见性,往往还需要考虑开采过程中裂隙围岩的应力、渗流等多物理场的耦合作用,因此对于相关模型的建立依然是一个挑战。为了探究采动过程中应力、渗流以及损伤耦合下的裂隙带形成规律,首先将包含大量孔隙、裂隙的富水围岩简化为双重孔隙介质,即介质由多孔基质与裂隙重叠而成。然后基于新兴的混合耦合理论,采用非平衡热力学的方法,建立考虑应力-渗流-损伤耦合(Hydro-Mechanical-Damage Coupling)的双重孔隙介质的热力学一致本构模型。同时,推导出应力-渗流-损伤(HMD)耦合条件下应力、孔隙度和裂隙体积分数的动态演化方程。最后,将推导出的耦合模型应用于实际工程情境,利用有限元软件对围岩孔隙水压力、应力、竖向位移以及损伤的演化规律进行数值模拟分析,并揭示出富水矿山采动过程中导水裂隙带可能形成的位置,为工程实践提供一定的参考。 展开更多

关键词 混合耦合理论 双重孔隙介质 流-固-损伤耦合 导水裂隙带 富水矿山开采

在线阅读 下载PDF 职称材料

CO_2注入下岩层变形和流体运移分析(I)：两相流-岩层耦合模型 被引量：4

13

作者 张帆 周辉 +3 位作者 吕涛 胡大伟 盛谦 胡其志 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2549-2554,共6页

目前国内关于CO2咸水层封存尚处于先导性和试验性研究阶段,对超临界CO2注入过程中岩层力学响应和流体运移的理论与技术方面的认识还不完善。为研究CO2注入下岩层变形和流体运移,基于两相流动数学模型,给出了超临界CO2和咸水质量守恒方程... 目前国内关于CO2咸水层封存尚处于先导性和试验性研究阶段,对超临界CO2注入过程中岩层力学响应和流体运移的理论与技术方面的认识还不完善。为研究CO2注入下岩层变形和流体运移,基于两相流动数学模型,给出了超临界CO2和咸水质量守恒方程;采用毛细压力和有效饱和度的关系式,将质量守恒方程变换成以毛细压力为变量的表达式,以便于考虑流体压力对岩层的影响。提出了无流体压力影响下的岩层力学本构模型,该模型能够同时考虑岩层的塑性变形和损伤。分析了两相流体-岩层相互作用机制:一方面,采用有效应力原理,考虑流体压力对岩层的力学影响;另一方面,通过岩层固有渗透率变化考虑岩层变形对流体运移的影响。 展开更多

关键词 CO2咸水层封存 两相流 弹塑性 损伤 有效应力 渗透率 流-固耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

热机耦合作用下发动机缸盖结构强度及疲劳研究 被引量：8

14

作者 张俊红 徐喆轩 +2 位作者 胡欢 马梁 汤周杰 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期36-42,共7页

以某缸盖为研究对象,开展额定工况下的热平衡试验,并基于流-固耦合方法对水套的流场和缸盖的温度场进行分析。对缸盖由热载荷与机械载荷产生的耦合应力场进行求解,确定缸盖鼻梁区为应力危险点。缸盖爆压工况下的高周疲劳安全系数和起停... 以某缸盖为研究对象,开展额定工况下的热平衡试验,并基于流-固耦合方法对水套的流场和缸盖的温度场进行分析。对缸盖由热载荷与机械载荷产生的耦合应力场进行求解,确定缸盖鼻梁区为应力危险点。缸盖爆压工况下的高周疲劳安全系数和起停工况下的低周疲劳寿命计算结果表明:考虑热机耦合与不考虑热机耦合的疲劳计算结果差别很大,热机耦合作用不可忽视。 展开更多

关键词 缸盖 流-固耦合 耦合应力分析 高周疲劳 低周疲劳

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于QAR数据的高压涡轮叶片疲劳-蠕变寿命预测 被引量：3

15

作者 曹惠玲 张昊 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期218-227,共10页

基于发动机运行产生的快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据,提取右发高压涡轮转速比N_(2)(高压涡轮实际工作转速与设计转速之比)编制涡轮叶片载荷谱。建立流热固耦合模型,结合QAR数据及热力分析确立计算所需热边界条件,采... 基于发动机运行产生的快速存取记录器(Quick Access Recorder, QAR)数据,提取右发高压涡轮转速比N_(2)(高压涡轮实际工作转速与设计转速之比)编制涡轮叶片载荷谱。建立流热固耦合模型,结合QAR数据及热力分析确立计算所需热边界条件,采用有限元软件对流热固耦合问题进行求解,得到不同工况下高压涡轮叶片的温度、应力、应变分布。采用Manson-Coffin模型和Larson-Miller模型分别进行叶片疲劳、蠕变寿命的预测,重点分析了叶片有无冷却对于寿命的影响,最后通过线性损伤累积理论得到叶片的疲劳-蠕变寿命。结果表明,叶片考虑内冷问题后疲劳寿命有所提高、蠕变寿命显著提高,预测得到的疲劳-蠕变寿命和实际寿命相近,可用于发动机涡轮叶片剩余寿命的预测及维修计划的制定。 展开更多

关键词 QAR数据 载荷谱 高压涡轮叶片 流热固耦合 冷却 疲劳-蠕变寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

轴向柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测 被引量：6

16

作者 唐宏宾 杨婧 唐一 《机床与液压》 北大核心 2023年第16期165-171,共7页

轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法... 轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法。建立柱塞泵的刚-柔-液耦合模型,进行联合仿真并分析;基于Miner疲劳累计损伤理论,运用ANSYS Workbench软件及nCode模块,得到柱塞的疲劳损伤云图和疲劳寿命云图,对柱塞泵疲劳损伤的薄弱部位以及剩余寿命进行分析,最后探究了主轴转速、工作压力对柱塞泵疲劳损伤及剩余寿命的影响。结果显示:在典型工况下,柱塞的疲劳寿命约为7448.8 h,基本可以满足柱塞疲劳寿命要求。 展开更多

关键词 柱塞泵 刚-柔-液耦合 联合仿真 疲劳损伤 剩余寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于车轨桥耦合模型的重载铁路预应力混凝土T梁剩余疲劳寿命分析 被引量：5

17

作者 郭文华 王雪娇 余炳兴 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4806-4816,共11页

多跨预应力混凝土简支T梁桥在重载铁路线路中应用广泛,随着线路年运量的增长及大轴重长编组货物列车的运行,车桥动力响应加剧,桥梁发生疲劳破坏风险增大。为了解决这些问题,本文建立重载列车-钢轨-预应力混凝土简支T梁桥精细化分析模型... 多跨预应力混凝土简支T梁桥在重载铁路线路中应用广泛,随着线路年运量的增长及大轴重长编组货物列车的运行,车桥动力响应加剧,桥梁发生疲劳破坏风险增大。为了解决这些问题,本文建立重载列车-钢轨-预应力混凝土简支T梁桥精细化分析模型,精确求解重载列车过桥时的车桥动力响应;采用雨流计数法统计分析桥梁普通受拉钢筋应力时程,获得疲劳应力谱;基于Miner准则和Corten-Dolan准则,计算典型疲劳列车单次过桥时的桥梁疲劳损伤;利用灰色GM(1,1)模型来预测线路未来年运量,并对预应力混凝土T梁疲劳损伤进行分析,对剩余寿命进行评估。研究结果表明:随着货车编组数量增加,列车过桥引起的桥梁动力响应峰值趋于稳定,仅应力时程中间周期性波动部分相应延长;由于考虑了结构非线性累积损伤的影响,在相同疲劳列车作用时,按照Corten-Dolan准则计算的桥梁疲劳损伤比按Miner准则计算的桥梁疲劳损伤大7.2%左右;4种典型疲劳列车(C_(64)-N-66、C_(70)-1-116、C_(80)-1-108、C_(80)-2-216)独立运送相同运量货物时引起的桥梁损伤之比为1?0.768?0.543?0.457;在线路容许条件下,宜优先开行大轴重且更长联编组的货物列车,在运量相同时可有效降低对桥梁的疲劳损伤;基于车-轨-桥精细化模型和Corten-Dolan准则,采用等效列车历史运营谱和未来运营谱来考虑年运量和疲劳列车大轴重长编组的发展趋势,可更精确评估重载铁路预应力混凝土简支T梁桥的剩余疲劳寿命。 展开更多

关键词 重载铁路 预应力混凝土梁 车-轨-桥耦合系统 非线性累计损伤 剩余疲劳寿命 灰色GM(1 1)模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

CAP1400核主泵叶轮动应力计算及疲劳寿命预测

18

作者 汪家琼 王瑞芝 +3 位作者 付强 朱荣生 徐伟 王耽耽 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期236-242,共7页

为实现核主泵叶轮疲劳寿命预测,考虑叶轮高温高压的恶劣运行工况建立流-热-固耦合计算模型,应用ANSYS CFX软件对核主泵叶轮内部流动的压力载荷和温度载荷进行非定常数值计算,在ANSYS Workbench中实现载荷向结构的传递,并对叶轮动力响应... 为实现核主泵叶轮疲劳寿命预测,考虑叶轮高温高压的恶劣运行工况建立流-热-固耦合计算模型,应用ANSYS CFX软件对核主泵叶轮内部流动的压力载荷和温度载荷进行非定常数值计算,在ANSYS Workbench中实现载荷向结构的传递,并对叶轮动力响应疲劳载荷开展研究.利用雨流计数法对叶片危险部位的载荷数据进行统计分析,进一步结合Palmgren-Miner理论对核主泵叶轮的最小疲劳寿命周期进行预测.研究结果表明:叶轮在旋转过程中承受周期性交变应力的作用;叶轮叶片进、出口边与前、后盖板交接处容易发生内部应力集中,最大应力出现在叶片出口边与前盖板交接处,为142.57 MPa;叶片各危险部位承受应力波峰和波谷的时间基本一致;叶轮产生的疲劳为应力疲劳,疲劳破坏首先发生在叶片进口边与后盖板交接处;计算得到叶轮的疲劳寿命为277.94 a.研究结果可为叶轮的动态强度优化和疲劳设计提供一定参考. 展开更多

关键词 核主泵 流-热-固耦合 叶轮 动应力 疲劳寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

脉动风和车辆荷载联合作用下中央扣对悬索桥吊索疲劳损伤的影响 被引量：2

19

作者 严磊 李嘉隆 何旭辉 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1393-1406,共14页

以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-... 以杭瑞洞庭大桥为研究对象,建立设置中央扣和无中央扣的大跨度悬索桥有限元模型,研究中央扣对悬索桥跨中短吊索疲劳损伤的影响。首先,采用谐波合成法生成大桥桥址处的脉动风场,采用Monte Carlo法模拟随机车流样本,基于ANSYS软件建立风-车-桥耦合振动分析模型,分析桥梁结构在脉动风和车辆荷载单独与联合作用下的动力响应;其次,采用雨流计数法统计跨中短吊索的应力时程,得到吊索的应力幅值、应力均值和循环次数;最后,基于Miner损伤线性累计理论分析中央扣对跨中短吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度的影响。研究结果表明:中央扣对悬索桥竖弯刚度影响较小,但会提高悬索桥的纵飘刚度和反对称扭转刚度,显著减小荷载作用下缆梁相对位移和跨中短吊索的弯曲应力;中央扣不会改变脉动风荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,但会改变车辆荷载作用下跨中短吊索的缆梁相对运动特性,并显著降低缆梁相对位移对车速的敏感性;在脉动风和车辆荷载联合作用下,跨中短吊索的等效总应力幅值小于脉动风和车辆荷载单独作用下等效应力幅值的叠加值;在脉动风和车辆荷载联合作用下,中央扣会显著减小跨中短吊索尤其是靠近中央扣位置处吊索的等效总应力幅值和疲劳损伤度。因此,中央扣可以有效提高悬索桥跨中短吊索的疲劳寿命。 展开更多

关键词 悬索桥 风-车-桥耦合振动 中央扣 动力特性 缆梁相对位移 疲劳损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

重载货车车轮磨耗及滚动接触疲劳仿真研究 被引量：1

20

作者 郝凯 刘鹏飞 +3 位作者 王晨 李雯迪 宋占锋 王占英 《北京交通大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期102-112,共11页

针对重载货车车轮磨耗演化规律及不同运行里程磨耗车轮型面滚动接触疲劳损伤行为等问题,基于车辆-轨道耦合理论、Kik-Piotrowski轮轨接触算法、Archard车轮磨耗模型、Dang Van滚动接触疲劳损伤准则,在UM软件中建立重载货车动力学模型,... 针对重载货车车轮磨耗演化规律及不同运行里程磨耗车轮型面滚动接触疲劳损伤行为等问题,基于车辆-轨道耦合理论、Kik-Piotrowski轮轨接触算法、Archard车轮磨耗模型、Dang Van滚动接触疲劳损伤准则,在UM软件中建立重载货车动力学模型,研究不同里程下车轮型面磨耗量、滚动接触疲劳损伤演化规律.研究结果表明:在车辆运行里程达到3.5万km时,1、2位轮对轮缘磨耗量分别为2.04 mm、0.75 mm,1位轮对轮缘磨耗更为严重,1位轮对累积损伤分布范围比2位轮对分布更宽,而2位轮对累积损伤整体要高于1位轮对,处在踏面6~9 mm位置;随着车辆运行里程增加,1位轮对磨耗宽度更宽,处在踏面-35~36 mm位置,1位轮对最大累积损伤接触点由内向外移动,再向车轮根部移动,而2位轮对最大累积损伤接触点由外向内,再向车轮端部移动;1位轮对磨耗量最大,而滚动接触疲劳损伤要小于2位轮对,车轮磨耗量与滚动接触疲劳损伤两者之间互相抑制,促使车轮滚动接触疲劳损伤向车轮端部移动;建议车辆运行前期采用车轮润滑或者钢轨润滑降低车轮轮缘磨耗,而在车辆运行达到3.0万km后,应重点关注车轮中部踏面5~15 mm位置损伤情况,必要时采用“研磨子”增大车轮磨耗来降低车轮损伤. 展开更多

关键词 重载货车 车-轨耦合 车轮磨耗 滚动接触疲劳 损伤系数

在线阅读 下载PDF 职称材料