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[发明专利]一种裂纹尖端单元部分增强的扩展有限元方法-CN201910869634.3有效
发明人：江勇;范志超;陈学东;聂德福 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司
申请日： 2019-09-16 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明涉及断裂力学领域，尤其涉及一种裂纹尖端单元部分增强的扩展有限元方法，S1，建立裂纹分析模型；S2，获得裂纹尖端单元部分增强的扩展有限元方法的矩阵方程；S3，施加边界条件和载荷，求解系统方程，获得整个模型的位移场；S4，在获得位移场的基础上，采用交叉相积分的方法，获得裂纹尖端处的应力强度因子。该发明的优点在于：裂纹尖端单元采用部分增强的位移场，对于裂纹撕裂部分采用增强位移场，模拟裂纹面的位移不连续性；对于未撕裂部分，采用有限元连续位移场，可以实现裂纹尖端单元位移场特征的模拟。
一种裂纹尖端单元部分增强扩展有限元方法

[发明专利]一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法-CN201811532611.5有效
发明人：薛吉林;陈学东;范志超;王璐;聂德福;吴乔国;周煜 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司
申请日： 2018-12-14 - 公布日： 2023-03-14 - 主分类号： G06F30/17 文献下载
摘要：本发明公开了一种与时间相关的高温螺栓法兰接头泄漏率预测方法，步骤为S1、获知螺栓法兰接头尺寸、材料和载荷参数；S2、获得基于紧密度的垫片参数和室温下螺栓法兰接头的泄漏率计算公式；S3、建立螺栓法兰接头的有限元模型；S4、采用热力学分析方法，获得温度场分布结果；S5、采用顺序耦合热应力分析方法，得到高温下的初始垫片应力σ(0)；S6、进行高温螺栓法兰接头的蠕变分析，获得高温下与时间相关的操作垫片应力σ(t)；S7、建立高温下螺栓法兰接头与时间相关的泄漏率计算公式；S8、计算获得高温螺栓法兰接头在长周期服役过程中与时间相关的泄漏率。该发明的优点在于：能够预测螺栓法兰接头在高温长周期服役过程中的泄漏率变化趋势，可获知实时泄漏率。
一种时间相关高温螺栓法兰接头泄漏预测方法

[发明专利]一种高压临氢自紧式组合密封件设计制造方法-CN202010278227.8有效
发明人： 聂德福;陈学东;王冰;范志超;江勇;薛吉林 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司
申请日： 2020-04-10 - 公布日： 2021-11-12 - 主分类号： C21D6/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种高压临氢自紧式组合密封件设计制造方法，包括：设计自紧式金属结构；对结构设计后的自紧式金属结构进行机械加工；对机械加工后的自紧式金属结构的表面进行研磨和滚压处理；对表面经研磨和滚压处理后的自紧式金属结构进行深冷处理；对深冷处理后的自紧式金属结构进行等温退火处理或循环退火处理；对等温退火处理或循环退火处理后的自紧式金属结构进行金相组织检验，若检验未发现马氏体组织，则表示完成该自紧式金属结构的制造；若检验发现马氏体组织，则重新对深冷处理后的自紧式金属结构进行等温退火处理或循环退火处理。本发明不仅提高了压力变化等复杂工况下的密封可靠性，而且提高了材料即奥氏体不锈钢的组织稳定性和自紧式金属结构的抗疲劳性能。
一种高压组合密封件设计制造方法

[发明专利]一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法-CN201711480154.5有效
发明人：吴乔国;陈学东;范志超;聂德福 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司
申请日： 2017-12-29 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： G01N3/08 文献下载
摘要：一种含裂纹类缺陷结构的动态断裂评定方法，测试结构材料在不同应变率下的真实应力σ_true‑应变ε_true关系曲线及准静态屈服强度σ_y、结构材料在不同加载速率下的动态断裂韧性K_Id及准静态断裂韧性K_IC；拟合构建结构材料动态屈服强度σ_yd与应变率之间的关系式，等效应力σ_eq与等效应变ε_eq、等效应变率之间的本构关系式，动态断裂韧性K_Id与加载速率之间的关系式；获得含裂纹结构裂尖节点应力强度因子K_I、等效应变ε_eq时程变化曲线，裂尖节点加载速率应变率时程变化曲线；计算不同时刻的断裂比K_r和载荷比L_r、构建动态失效评定图，计算得到的(L_r、K_r)作为评定点与失效评定曲线进行比较。通过引入动态载荷作用下裂尖位置处材料承受的应变率和加载速率影响，实现含裂纹类缺陷结构的动态断裂失效评定。
评定应变率加载裂纹类缺陷断裂变化曲线测试结构等效应变断裂韧性准静态构建时程屈服应力强度因子KI 动态载荷作用断裂韧性KIC 关系曲线结构材料裂尖位置裂纹结构载荷比拟合引入

[发明专利]一种基于离心加载的多轴非比例疲劳试验系统-CN201710815354.5有效
发明人： 聂德福;陈学东;范志超;吴乔国;陈涛;刘孝亮 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司
申请日： 2017-09-12 - 公布日： 2019-08-02 - 主分类号： G01N3/32 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于离心加载的多轴非比例疲劳试验系统。本发明包括载荷传感器、离心多轴非比例加载部以及疲劳试样；离心多轴非比例加载部包括转动加载横杆、加载支撑以及夹具组件，转动加载横杆通过轴承安装在加载支撑上，转动加载横杆两端分别固定有左偏心机构、右偏心机构，加载支撑位于左偏心机构与右偏心机构中间；夹具组件包括上夹具和下夹具，加载支撑与所述上夹具固定并在转动加载横杆转动时带动上夹具对所述疲劳试样施加多轴非比例疲劳载荷。本装置通过离心力的方式施加多轴非比例疲劳载荷，可弥补现有多轴疲劳试验系统难以施加非比例拉压‑弯曲、弯曲‑扭转等组合载荷的不足，为开展复杂加载条件下材料疲劳性能研究提供了有效试验手段。
一种基于离心加载多轴非比例疲劳试验系统

[发明专利]一种湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验装置及其试验方法-CN201510316787.7有效
发明人：陈学东;魏仁超;范志超;聂德福;吴乔国 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司
申请日： 2015-06-10 - 公布日： 2018-11-02 - 主分类号： G01N17/00 文献下载
摘要：本发明公开一种湿硫化氢环境下的腐蚀疲劳试验装置及其试验方法，包括疲劳试验机，该装置还包括设置在疲劳试验机工作段的带波纹管补偿器的密闭腐蚀环境箱、设置在密闭腐蚀环境箱外对其对内部腐蚀介质加热的循环水系统以及与密闭腐蚀环境箱连通的对其内部腐蚀介质浓度实时测量并调控的在线取液装置；所述密闭腐蚀环境箱内的试样由与之适配的夹具夹持，所述夹具穿过密闭腐蚀环境箱的上盖板、下底板与疲劳试验机相连。本装置结构简单且密封性能良好，可以用于不同形状和尺寸的疲劳试样在湿硫化氢腐蚀环境下的腐蚀疲劳性能测试，其试验方法具备温度控制功能，同时可在线测量控制腐蚀溶液中硫化氢的浓度，提高了试验结果的精确性。
一种硫化氢环境腐蚀疲劳试验装置及其试验方法

[发明专利]一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统-CN201510319180.4有效
发明人：陈学东;聂德福;范志超;吴乔国;王冰;庄庆伟 -专利权人：合肥通用机械研究院有限公司;长春机械科学研究院有限公司
申请日： 2015-06-10 - 公布日： 2018-09-21 - 主分类号： G01N3/32 文献下载
摘要：本发明属于材料性能测试技术领域，涉及一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统。本系统包括疲劳试验机以及设置在疲劳试验机上的疲劳加载夹具，还包括蒸汽环境密封筒、加热炉和蒸汽发生箱，所述疲劳试验机用于提供疲劳载荷，并通过所述疲劳加载夹具将疲劳载荷施加到疲劳试样上进行试验；所述蒸汽环境密封筒包覆在所述疲劳试样的外侧，用于向疲劳试样提供密封的蒸汽环境；所述加热炉用于对蒸汽环境密封筒中的蒸汽进行二次加热；所述蒸汽发生箱用于向蒸汽环境密封筒中提供蒸汽。本系统能够满足模拟石油、化工、电力等工业领域中更宽广的蒸汽环境温度范围需求，实现精确的温度调控，为服役于蒸汽腐蚀环境和交变载荷作用下的设备选材设计和寿命评价提供支撑。
一种蒸汽腐蚀疲劳试验系统

[发明专利]一种用于极端环境下的试样变形测量系统-CN201711039236.6在审
发明人：刘孝亮;陈学东;范志超;江慧丰;聂德福;周煜 -专利权人：合肥通用机械研究院;合肥通用机械研究院特种设备检验站
申请日： 2017-10-31 - 公布日： 2018-05-08 - 主分类号： G01N3/08 文献下载
摘要：本发明涉及一种用于极端环境下的试样变形测量系统。本发明包括压力容器以及与压力容器形成密封腔室的密封法兰，密封腔室内设置有试样，该系统还包括用于对试样进行拉伸以实现试样变形的拉杆，密封腔室中设有与试样一端固定的安装端，拉杆穿过所述压力容器与试样另一端固定，拉杆与压力容器构成密封配合；试样上设有标距段，标距段两端分别设有与试样固定连接的第一引伸端以及第二引伸端，该系统还包括用于测量第一引伸端以及第二引伸端沿试样拉伸方向位移量的测量单元。本发明通过第一引伸端、第二引伸端将试样标距段变形引出，即通过测量第一引伸端、第二引伸端沿试样拉伸方向位移量来确定试样标距段的变形量。本发明测量误差小，精度高。
一种用于极端环境试样变形测量系统

[发明专利]一种多轴盐雾腐蚀疲劳裂纹扩展测试系统-CN201510319193.1有效
发明人：陈学东;聂德福;范志超;吴乔国;王冰;庄庆伟 -专利权人：合肥通用机械研究院;长春机械科学研究院有限公司
申请日： 2015-06-10 - 公布日： 2017-10-27 - 主分类号： G01N17/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种多轴盐雾腐蚀疲劳裂纹扩展测试系统。本系统包括通过拉‑剪‑扭多轴加载夹具向试样提供试验所需的I型、II型、III型及复合型疲劳载荷的疲劳试验机；本系统还包括盐雾腐蚀环境箱，所述盐雾腐蚀环境箱包括通过管道彼此连通的盐雾腐蚀箱体和盐雾预发生箱体，盐雾预发生箱体向盐雾腐蚀箱体中输送形成盐雾所需的空气和盐水，盐雾腐蚀箱体为疲劳裂纹扩展试验提供所需的盐雾环境，拉‑剪‑扭多轴加载夹具和所述疲劳裂纹扩展试样均位于所述盐雾腐蚀箱体之中。本系统能够较好地测量多轴载荷与盐雾腐蚀环境共同作用下的疲劳裂纹扩展速率等断裂力学参量，为服役于盐雾腐蚀环境和复杂受力状态下海工装备的选材设计和寿命评价提供支撑。
一种多轴盐雾腐蚀疲劳裂纹扩展测试系统

[发明专利]基于风险的超高压管式反应器端部结构过盈量设计方法-CN201410247523.6有效
发明人：陈学东;危书涛;崔军;范志超;聂德福 -专利权人：合肥通用机械研究院
申请日： 2014-06-05 - 公布日： 2017-03-01 - 主分类号： G06F19/00 文献下载
摘要：本发明公开了基于风险的超高压管式反应器端部结构过盈量设计方法，其特征是设计存在过盈量的由反应管与夹套组成的端部结构；首先通过理论公式计算出防止该端部结构泄漏，保证其密封的最小过盈量；其次利用有限元分析端部结构局部应力场应力水平随过盈量变化的关系，借助二者的关系确定端部结构由环向断裂失效模式向轴向断裂失效模式转变的临界过盈量；最后综合其他因素，在最小过盈量和临界过盈量之间选定合适的过盈量，完成超高压管式反应器端部结构过盈量的设计。本发明可用于超高压管式反应器端部过盈套合结构的设计，为端部结构中的重要参数——过盈量提供了基于风险的设计方法，预防端部结构泄漏失效和沿环向断裂失效。
基于风险超高压反应器结构设计方法

[发明专利]一种低温深冷压力容器与管道耐压爆破试验系统及方法-CN201510873983.4在审
发明人：危书涛;范志超;陈学东;聂德福;汪睿 -专利权人：合肥通用机械研究院;合肥通用机械研究院特种设备检验站
申请日： 2015-11-30 - 公布日： 2016-04-20 - 主分类号： G01N3/12 文献下载
摘要：本发明涉及一种低温深冷压力容器与管道耐压爆破试验系统及试验方法。本发明包括耐压爆破子系统、低温深冷环境子系统、容器内填充子系统和控制子系统；耐压爆破子系统包含彼此连通的试验介质存储装置和待测容器，待测容器固定设置在低温深冷环境箱中；待测容器的内侧设置有撑托装置；低温深冷环境子系统包括彼此连通的低温深冷环境箱和冷媒储罐；容器内填充子系统包含向待测容器供油的油罐。本试验系统和方法能够进行低温深冷环境下(-269℃～0℃)压力容器的耐压试验和爆破试验，测试低温深冷环境下压力容器的强度、气密性和爆破压力；且该系统通过在容器内添加填充物，冷媒和压力介质的回收再利用等措施，最大限度地减少了能耗，降低了试验成本。
一种低温压力容器管道耐压爆破试验系统方法

[发明专利]一种测试复合型疲劳裂纹扩展速率的装置-CN201310227160.5有效
发明人：陈学东;聂德福;范志超;吴乔国 -专利权人：合肥通用机械研究院
申请日： 2013-06-07 - 公布日： 2014-12-24 - 主分类号： G01N3/08 文献下载
摘要：本发明属于材料测试技术领域，涉及一种测试复合型疲劳裂纹扩展速率的装置。本装置包括板状的试样，还包括用于通过第二夹具机构对所述试样施加拉伸、剪切、扭转作用的第一夹具机构；所述第二夹具机构用于夹持所述试样，并与第一夹具机构相配合使试样产生复合型疲劳裂纹；本装置还包括用于测量并记录所述试样上产生的复合型疲劳裂纹长度的疲劳裂纹测量仪。本装置通过普通拉压型或拉压+扭转型疲劳试验机驱动第一夹具机构和第二夹具机构对所述试样施加拉伸、剪切、扭转作用，从而可完全满足I型、II型、III型及复合型疲劳裂纹扩展速率试验测试的要求，为实现关键机械零件和工程构件在复杂使役条件下的疲劳寿命精确预测奠定了基础。
一种测试复合型疲劳裂纹扩展速率装置

[发明专利]一种基于寿命的超高压容器疲劳强度设计方法-CN201410212186.7有效
发明人：陈学东;聂德福;范志超;危书涛;许明;汪睿 -专利权人：合肥通用机械研究院
申请日： 2014-05-19 - 公布日： 2014-10-29 - 主分类号： G01N3/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于寿命的超高压容器疲劳强度设计方法。本方法首先进行初步结构设计；然后依据剪应力最小原理进行自增强处理优化设计；再利用有限元软件计算得到最大局部等效应力，与设计疲劳强度比对，满足则根据设计压力和材料疲劳裂纹扩展的门槛值计算最小初始疲劳裂纹长度；利用材料断裂韧性确定最大疲劳裂纹长度，并基于疲劳裂纹扩展试验数据建立精确的描述方程；在此基础上进行迭代计算，判断是否满足疲劳设计寿命，满足则完成结构设计。本发明考虑了超高压容器制造和运行过程中存在的多种风险因素，在设计阶段加以控制，并依托现代数值计算技术给出疲劳设计寿命，较传统的弹塑性设计方法更为安全，较现行的断裂力学设计方法更为准确合理。
一种基于寿命超高压容器疲劳强度设计方法

[发明专利]一种疲劳裂纹扩展速率归一化预测方法-CN201310227157.3有效
发明人：陈学东;吴乔国;范志超;聂德福 -专利权人：合肥通用机械研究院
申请日： 2013-06-07 - 公布日： 2013-09-18 - 主分类号： G01N3/00 文献下载
摘要：本发明涉及材料疲劳裂纹扩展速率预测领域，具体涉及一种基于能量释放率的疲劳裂纹扩展速率归一化预测方法。本方法包括：绘制设定金属材料在不同应力比下的数据图；构建应力比R=i下的金属材料疲劳裂纹扩展速率计算公式：将其表示成函数形式；确定R=i下的上述表达式实验常数及曲线；建立不同应力比R≠i下实验数据的归一化方法表达式；得到归一化方法表达式：确定α值和其数学表征形式α=f(R)，确定应力比归一化系数M的表达式和数据归一化方法的表达式；利用确定的R=i下的疲劳裂纹扩展速率公式对归一化后的数据进行预测。本方法具有方法简单、适用范围广等特点，便于工程应用。
一种疲劳裂纹扩展速率归一化预测方法

[发明专利]一种测试超高压管式反应器热套端部结构局部应力场的方法-CN201310046101.8有效
发明人：陈学东;危书涛;崔军;聂德福;范志超;秦宗川;李星华;朱金花;姚佐权 -专利权人：合肥通用机械研究院
申请日： 2013-02-06 - 公布日： 2013-06-12 - 主分类号： G01L1/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种测试超高压管式反应器热套端部结构局部应力场的方法，其特征是设置存在有过盈量的反应管与夹套构件；首先将夹套与反应管利用温差法完成装配；再在反应管外侧壁上，位于夹套与反应管相套合的边缘的外侧测点上粘贴电阻应变片；最后采用切割机具将夹套从反应管上剥除，释放反应管上的应力，记录夹套剥除前后各测点上的应变变化，利用应变变化通过计算获得的局部应力场数据。本发明可用于准确获取超高压管式反应器热套端部结构局部应力场数据，为分析超高压聚乙烯管式反应器端部断裂失效原因和基于失效的设计提供参考依据。
一种测试超高压反应器热套端部结构局部力场方法

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