复合材料开缝柱壳压缩屈曲分析与试验

通过试验测量了复合材料开缝柱壳在轴压作用下的屈曲性能,得到其发生屈曲的临界载荷和后屈曲之后的破坏载荷。建立了开缝柱壳的有限元模型,利用Hashin失效准则和特征值法分别进行静强度分析和线性屈曲分析。将有限元一阶屈曲载荷与试验屈曲载荷和静强度破坏载荷对比,有限元结果和试验结果吻合较好。试验表明,开缝柱壳在加载过程中经历了线弹性压缩、线性屈曲、后屈曲3个阶段,最终结构发生屈曲破坏。开缝周围最先发生变形,整个结构屈曲变形较复杂。结构在线性屈曲以后仍能继续承载,发生了后屈曲。研究结果表明,保持缝的长度不变,屈曲载荷随缝的宽度的增加而减小,保持缝的长和宽不变,柱壳长度改变对结构刚度几乎没有影响,增大45°铺层角度也会降低开缝柱壳的屈曲载荷。     

垂直井眼中扭压载荷作用下管柱轴向稳定性分析

文章讨论了管柱垂直井眼中,考虑轴向压缩载荷、扭矩、管柱内外压力、摩擦力共同作用下的屈曲分析问题。运用能量法及变分原理得到了新的高阶非线性微分方程。同时能量法求解了考虑扭矩作用下管柱的临界载荷问题,推导出了新的临界载荷表达式,讨论了扭矩作用下对管柱临界载荷的影响。     

装夹载荷的非均匀性对反拱型爆破片爆破压力影响

本文采用有限元的方法对反拱型爆破片在承受不同均匀程度的装夹载荷下进行静力和非线性屈曲分析。结合静力和非线性屈曲分析的计算结果表明装夹载荷的均匀程度对反拱型爆破片的临界失稳压力有重要影响,其原因在于装夹载荷的均匀程度下降,膜片的整体刚度随之下降,进而使其稳定性降低,导致临界失稳压力的下降。     

芯材增强对夹层圆柱壳屈曲性能的影响

应用有限元软件ANSYS,将表层和芯层的增强材料与芯材分开,采用8节点SOLID45实体单元,对增强型夹层圆柱壳建立物理模型,计算结构弹性屈曲的临界载荷。分析树脂量对提高点阵式及齿槽式增强圆柱壳轴向稳定性的作用,考察树脂材性、尺寸及分布等参数对屈曲载荷的影响,并将2种增强方式进行对比。结果显示:树脂柱以及树脂齿槽均可提高圆柱壳的抗屈曲性能,其中树脂材性对圆柱壳屈曲载荷的影响有限,而树脂柱和齿槽的疏密程度对圆柱壳的轴向承载能力有着明显的改进作用。总体上,齿槽式的增强效果比点阵式增强效果要好。     

大型立式储罐的应力分析

以大型立式圆筒储罐为研究对象,采用简化建模研究大型储罐的结构应力,应用有限元软件ANSYS,对罐体、地基建立三维有限元模型,在结构静力的分析中,把储液等效成梯度压力,罐体与地基之间的相互作用采用了接触面的方式,最后得到了罐体、地基和基础的应力和位移情况。对大型立式圆筒储罐提出了设计要点。     

受压-弯载荷作用下的脱层层板屈曲问题的有限元分析

本文研究更复杂的受载情形 ,即有压缩载荷 ,又有弯曲载荷作用下的局部屈曲问题 ,用基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限元法分析了受压 -弯载荷作用下含穿透脱层层板的屈曲临界载荷。给出了在不同压弯载荷比条件下的临界载荷曲线     

含脱层的蜂窝夹芯板结构的弯曲试验研究

本文通过四点弯曲试验研究了含脱层的蜂窝夹芯板在纯弯载荷作用下的局部屈曲模式和破坏模式,指出局部屈曲模式是跳跃失稳模式。文中给出了脱层尺寸对局部屈曲临界载荷和破坏载荷的影响曲线。     

组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲数值研究

对大型直立设备安装过程中的现场焊接热处理过程中在轴向载荷和局部热载荷共同作用下的屈曲问题进行数值研究。研究结果表明,在焊后热处理过程中加热部位的边缘附近区域存在很大的温度梯度,导致该部位有很大的热应力。在热处理过程中焊缝部位的热应力很小,与加热部位边缘附近区域相比几乎可以忽略不计。组焊圆柱壳在轴向载荷和局部热载荷共同作用下屈曲最先发生在加热部位的边缘附近区域;热处理过程中加热部位边缘存在的局部热应力是导致组焊圆柱壳发生屈曲的关键因素。最后分析了热处理过程中几个关键参数对组焊圆柱壳,临界屈曲载荷的影响。     

抽油杆偏磨机理及力学特性分析

油气开采过程中，抽油杆是保证石油输送的载体，井眼轨迹及自身屈曲影响会导致抽油管偏磨，威胁管杆的寿命，增加开采成本。针对油管内壁与抽油杆柱接触发生的磨损，对抽油杆偏磨机理进行分析，建立了抽油杆与油管二维力学分析模型，实现了对抽油杆井下受力状况分析，以某井抽油过程作为实例开展分析。结论表明：当抽油杆柱受到集中载荷大于临界屈曲载荷时，杆柱发生屈曲与油管内壁接触产生偏磨现象，屈曲呈现正弦形状；抽油杆发生偏磨现象与狗腿度关系较大，狗腿度越大磨损深度越大。     

含胶层的蜂窝夹芯反结构的弯曲试验研究

本文通过四点弯曲试验研究了含脱层的蜂窝夹芯板在纯弯载荷作用下的局部屈曲模式和破坏模式,指出局部屈曲模式是跳跃失稳模式。文中给出了脱层尺寸对局部屈曲临界载荷和破坏载荷的影响曲线。     

局部损伤正交各向异性矩形薄板的屈曲

本文利用伽辽金法对局部损伤正交各向异性矩形薄板的屈曲问题进行了分析,得到了损伤薄板屈曲临界载荷的近似计算方法,数值分析结果表明,局部损伤对正交各向异性矩形薄板的屈曲临界载荷有较为明显的影响,在进行玻璃钢／复合材料薄板结构稳定性设计与核校时,必须予以考虑。     

航空复合材料短柱加筋板压缩性能试验研究

开展了航空复合材料短柱加筋板的轴向压缩试验。试验件的破坏形式主要包括壁板的撕裂、筋条的断裂和端部的压溃现象,试验过程中,壁板及筋条没有出现明显的脱粘现象。在试验加载初期,载荷-应变曲线呈线性一致的增加趋势,位移测量点的离面位移值基本保持在0 mm附近;当压缩载荷超过临界屈曲载荷时,载荷-应变曲线出现了明显的分岔现象,且离面位移值快速增加。复合材料短柱加筋板失稳后仍然具有后屈曲承载能力,但是该承载能力较小,当短柱加筋板发生失稳后,随着压缩载荷的增加,试验件会很快发生破坏。有限元仿真结果与试验结果较一致,仿真结果表明短柱加筋板主要发生了壁板的局部失稳。     

受压—弯载荷作用下的脱层层极屈曲问题的有限元分析

本文研究更复杂的受载情形，即有压缩载荷，又有弯曲载荷作用下的局部屈曲问题，用基于一阶切层理论的几何非线性有限元法分析了受压－弯载荷作用下含穿透层层析的屈曲临界载人出了在不同压弯载茶比条件下的临界载荷曲线。     

定向井造斜段管柱屈曲分析

定向井造斜段井眼轨迹呈下凹状态,位于其中的管柱在重力与井眼的约束下必然存在初始下凹弯曲。这就使造斜段管柱的屈曲性质和井眼轨迹为直线时管柱的屈曲性质有很大的不同。为此,运用最小势能原理推导出造斜段管柱屈曲载荷计算公式,并研究了井斜角、造斜段井眼曲率半径对管柱屈曲载荷的影响。算例分析结果表明,随井斜角的增大与井眼曲率半径的减小,管柱屈曲临界载荷增加,即管柱的纵向稳定性提高。     

铺层对T型复合材料壁板屈曲载荷的影响分析

本文以T型壁板类结构单元为研究对象,主要阐述了铺层及筋条几何形式对复合材料壁板屈曲载荷的影响。对T型壁板屈曲载荷有限元计算方法的适用性作了试验验证,计算分析了铺层比相同时铺层顺序、铺层比及筋条几何形式对临界屈曲载荷的影响。算例表明,铺层比和铺层顺序都会影响屈曲载荷。铺层比影响屈曲载荷,为主要因素,当0度铺层比较小时,45度铺层比显著增加屈曲载荷,当0度铺层比较大时,45度铺层比的改变对屈曲载荷的影响不大。铺层顺序影响屈曲载荷,为次要因素。筋条几何形式影响铺层方式,也制约着铺层比对屈曲载荷的影响。     

屈曲对封隔器管柱轴力传递的影响

在井口释放悬重压缩封隔器胶筒的过程中,井下管柱会发生屈曲。屈曲管柱与井壁之间存在轴向摩擦力。摩擦力越大,井口释放的悬重传递到封隔器上的有效载荷越小,严重时,将影响封隔器胶筒的张开与密封。本文将管柱作为井眼约束下的空间压杆,建立了管柱失稳变形微分方程,分析了管柱弯曲失稳的临界载荷、弯曲管柱与井壁的接触反力与轴向摩擦力,编制了实用计算程序,考察了摩擦系数、管柱尺寸、井眼尺寸对轴力传递效率的影响。     

复合材料开孔平板剪切稳定性研究

本文对复合材料开孔平板试验件进行剪切载荷下的稳定性分析。对厚度为2mm,铺层为16层的开孔平板进行剪切稳定性试验。采用工程算法对复合材料平板的临界屈曲载荷与剪切屈曲应变进行计算，该方法考虑了铺层与边界条件的影响。通过有限元仿真软件建立剪切平板模型，计算模型的屈曲模态，并将模态作为初始缺陷引入模型，通过有限元弧长法计算复合材料平板模型的非线性屈曲载荷及屈曲应变。对于平板模型，工程算法得到的剪切屈曲载荷、屈曲应变与有限元模型计算的结果基本吻合。对于带孔平板模型，利用有限元弧长法仿真得到剪切载荷作用下的应力分布及非线性屈曲载荷，与试验结果对比较好。通过有限元结果与试验、工程算法结果对比，验证了有限元模型的可靠性。基于验证过的有限元模型进行了参数化研究，评估了不同开孔直径对复合材料平板剪切屈曲稳定性的影响。研究结果表明，开孔会导致结构剪切屈曲载荷显著下降，孔边比为0.3时，为临界屈曲载荷最优的结构模型。开孔直径越大，结构的剪切屈曲载荷越小，孔边应变逐渐增大。     

酸性水汽提装置原料水罐的设计探讨

对酸性水汽提装置原料水罐的设计问题进行探讨。指出原料水罐起到除油和均质的重要作用,其总的有效停留时间应保证大于60h;提出原料水罐的容积计算方法;探讨原料水罐的安全保护等方面的问题,原料水罐采用氮封系统时,原料水罐的操作压力可维持在50mmH2O柱~150mmH2O柱之间,且氮封控制不应采用氮气经限流孔板以固定流率连续注入罐的方式进行。     

履带式起重机臂架的稳定性分析

起重机的臂架多是由众多杆件组成的桁架结构,其往往具有很高的强度,但是刚度及稳定性问题日益突出。基于设计规范的稳定性分析无法计算结构临界屈曲稳定载荷情况,可应用有限元法对臂架进行屈曲分析,得到臂架失稳时的临界载荷,为臂架的设计及校核提供参考。     

欠平衡钻井技术在BS6-7井中的应用

常规钻井中,钻井液的静液柱压力一般稍大于地层压力。欠平衡钻井是钻井液的静液柱压力远小于地层压力。在这种情况下泥浆就很难再大量渗入地层中,从而保护油气层。同时负压差能够降低井底岩石的破碎强度、促使岩屑及时脱离井底,因此可以大幅度提高钻速,这就是欠平衡钻井的破岩机理。