平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管塑性极限载荷

采用有限元分析法和试验测定法,对平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管的极限载荷进行了研究,并由有限元计算结果数据拟合出外拱局部减薄弯管塑性极限弯矩的计算公式,该公式的计算结果与有限元计算结果、试验结果比较符合。     

含轴向裂纹等径焊制三通的塑性极限载荷

在几个简化假设的前提下 ,采用弹塑性有限元方法 ,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律 ,分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式 ,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明 ,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小 ,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大 ,可采用外表面裂纹来分析 ;给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性     

Ω环极限载荷近似计算

应用 ANSYS有限元分析软件 ,对不同材料和尺寸组合的 Ω环模型结构进行了弹塑性有限元计算 ,采用零曲率准则确定了各个模型的极限轴向力和极限内压 ,分析了极限载荷与 Ω环结构参数——环壳截面半径 a、壳体厚度 h以及环半径 R的关系 ,通过曲线拟合 ,得到了 Ω环极限载荷的近似计算公式。     

含轴向裂纹等径焊制三通的塑料性极限载荷

在几个简化假设的前提下,采用弹塑性有限元方法,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律。分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大;可采用外表面裂纹来分析;给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性。     

基于有限元法对爆破试验预测埋地管道极限载荷的准确性分析

依据工程中常采用的两种预测管道极限载荷的全尺寸爆破试验（按照密封方式的不同分为管道两端加封头和管道两端密封处理）与实际埋地管道的工作条件不相符的问题,对爆破试验预测结果的准确性提出了质疑。为此,采用有限元方法对爆破试验预测结果的准确性进行验证。首先收集了X80、X100高强度钢腐蚀管道的爆破试验数据,通过试验数据与有限元计算结果对比的方法确定出适用于高强度钢管道的失效判据;基于该失效判据,计算出管道在两种爆破试验和埋地等３种工况下的极限载荷,并进行了对比分析。结果表明：采用两种爆破试验预测高强度埋地管道极限载荷的误差均低于5%,其中采用加封头的爆破试验预测埋地管道极限载荷的误差为2.06%,建议采用。该研究结果为预测埋地管道的极限载荷提供了理论依据,对于实际工程应用以及管道选材具有重要价值。     

含腐蚀凹坑缺陷管道的极限载荷研究

腐蚀凹坑是石油与天然气输送及石化管道常见的缺陷之一 ,会使管道产生应力集中 ,抗疲劳载荷能力降低。为寻求腐蚀球形凹坑对压力管道极限载荷的影响 ,用有限元弹塑性分析法和试验方法 ,对含腐蚀球形凹坑缺陷的压力管道进行研究 ,得到了含不同球形腐蚀凹坑缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的极限载荷。试验研究证明 ,在内压和外弯矩作用下 ,腐蚀球形凹坑底部应变值最大 ,并首先屈服 ,试验测定载荷 -应变曲线与有限元计算的基本一致 ,最大误差为 7 3 2 %。腐蚀凹坑半径相同时 ,管道的极限载荷随凹坑深度的增加而降低 ;而凹坑深度相同时 ,极限载荷随凹坑半径的加大而降低。     

弯管塑性极限载荷分析

利用Von-Mises屈服准则,推导出内压和扭矩联合载荷以及内压、弯矩与扭矩联合载荷作用下弯管的塑性极限载荷方程,经过简化后可得到任一单个载荷、两个或3个载荷共同作用下的塑性极限载荷.有关实验验证了理论的正确,为充分挖掘弯管的塑性极限承载能力提供了理论依据,也为研究有缺陷弯管塑性极限载荷提供了方法.     

水下管汇吸力桩竖向极限承载力研究

吸力桩是海洋油气资源开发工程中水下管汇设施常用基础形式之一。为明确竖向载荷作用下吸力桩周围土体的影响范围及解决吸力桩的竖向承载力计算问题,采用理论公式计算和有限元仿真两种方法对极限承载力进行求解,采用数值软件建立了数值分析模型,利用位移控制方法,得到了吸力桩的载荷-位移曲线,并得出吸力桩的竖向承载力约为7 000 kN,规范公式计算得吸力桩竖向极限承载力为6 582. 4 kN,并与数值分析结果进行对比,结果显示,有限元分析求得的吸力桩竖向承载力与理论公式计算结果偏差为6. 34%。通过分析吸力桩周土体的屈服过程,发现在加载初期,屈服主要出现在桩端土体,随后桩端屈服区不断扩展,顶部土体开始出现屈服,并逐渐向下扩展,最终整个屈服区完全贯通。研究结果可为吸力桩竖向极限承载力分析提供技术参考,对吸力桩的稳定性和安全性评估具有一定的指导意义。     

接管弯矩作用下容器极限载荷研究

对圆柱形容器在接管外载荷作用下的塑性极限载荷进行了研究。用 2台容器进行试验 ,并将试验结果与三维有限元数值模拟结果进行比较。研究表明上述 2种方法获得的接管塑性极限载荷基本一致 ,均可用于确定设备接管的塑性极限外载荷 ,并进行极限设计     

焊制斜接弯管应力的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS ,对焊制斜接弯管受内压和弯矩载荷作用下的应力进行计算和分析 ,找到了焊制斜接弯管的受力规律 ,可供工程配管设计者参考。     

面内弯矩下双弯头组合管件的极限载荷研究

针对压力管道中最常见的组合型谱(长径双弯头)构成的组合管件,采用有限元分析法,研究了其在面内弯矩作用下的力学特性,得到了长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩,并给出工程估算式。结果表明,组合管件是一种既安全又方便的新型压力管道元件,现有管件的极限载荷估算公式不适用于组合管件,是偏危险的;通过计算结果拟合出适合于工程应用的长径双弯头组合管件的塑性极限弯矩的工程估算式精度足够。研究成果对于组合管件的工程设计与安全使用具有重要的参考价值。     

海洋平台Y型管节点静力强度研究

在海洋平台结构中,管节点是关键部位。以典型Y型管节点为例,采用有限元法,研究Y型管节点的静力强度。利用ABAQUS建立某海洋平台某Y型管节点有限元模型,通过施加一系列不同的载荷,计算得到Y型管节点失效时所承受的载荷。基于ABAQUS计算该Y型管节点在承受轴向拉伸、平面内弯曲和平面外弯曲载荷时构件发生失效的应力情况,发现构件失效时,所承受的轴向拉伸载荷为1 430 kN,平面内弯曲和平面外弯曲时弯矩载荷分别为37.28 kN·m和17.69kN·m。敏感性研究通过改变弦杆的壁厚,计算得到该Y型管节点在承受外部载荷一系列最大应力和变形值。研究表明,随着弦杆壁厚的增加,Y型管节点的应力和变形值减小。     

压弯载荷下底部减薄三通塑性极限载荷分析

采用有限元分析软件ANSYS,对常见等径三通进行数值模拟分析,求得内压与弯矩联合作用下的塑性极限载荷有限元解;研究了不同比例内压、面外弯矩联合载荷作用下,底部减薄尺寸对三通失效模式和极限承载能力的影响。研究结果表明,无量纲化的底部减薄深度c≥0.4时,缺陷的存在才会对三通极限承载能力有显著影响。内压较大时,轴向减薄尺寸是造成底部塑性失效的主要因素。通过对大量算例的拟合,提出了压弯联合载荷作用下含底部减薄三通的塑性极限载荷工程估算公式。     

球形封头上结构不连续处凹坑极限载荷分析

针对不同尺寸的含凹坑半球形封头与圆柱壳体连接结构压力容器 ,采用有限元极限分析方法研究了结构不连续处不同位置凹坑的极限载荷 ,得到了边缘应力效应对极限载荷几乎没有影响的结论 ,为含体积型缺陷的此类结构压力容器的安全评定提供指导。对有限元极限分析方法的正确性进行了实验验证 ,证明使用 5倍弹性斜率法求取极限载荷是合乎实际且偏于安全的     

侧钻水平井弯曲段套管抗挤强度研究

根据侧钻水平井弯曲段套管受力特点,建立了套管抗挤强度计算模型,并采用能量法推导了套管在弯曲载荷作用下轴向变形及抗挤计算公式。在公式推导过程中考虑到了弯曲载荷对套管截面不圆度的影响。对吉林油田某侧钻水平井使用的套管进行模拟计算,并通过室内试验对计算值进行验证。结果表明,推导的公式具有较高计算精度,可以满足现场工程计算需要;轴向载荷对套管抗挤强度的影响较为显著,在实际生产过程中应严格控制。     

径向井钻杆转向阻力建模及实验分析

径向井钻杆的转向是承受内压曲杆反复弹塑性弯曲过程。由于系统的非保守性 ,其匀速钻进状态也不能应用静力平衡方程。将钻杆的运动态作为静止稳定状态的失稳 ,运用线性小位移理论 ,求解钻杆保持静止状态的条件 ,建立了钻杆发生运动的极限载荷、曲率突变点阻力等模型。根据径向井钻杆载荷的边界条件 ,提出了径向井钻杆转向过程中存在临界载荷系数的论断 ,求得了常用径向井转向器的临界载荷系数。计算结果与实验进行了对比分析 ,对径向井现场试验中表现出的钻杆遇阻现象给出了可信的解释。     

螺旋焊管焊缝噘嘴极限高度的分析方法

焊缝噘嘴引起的附加弯曲应力会降低管道承载能力和疲劳寿命 ,增加应力腐蚀开裂敏感性 ,控制焊缝噘嘴高度对于保证管道安全可靠性非常重要。螺旋焊缝噘嘴的应力集中 ,是复杂的三维问题 ,尚无成熟的理论公式可以利用。针对这种状况 ,在直焊缝理论公式基础上 ,通过理论和有限元分析 ,首次提出了螺旋焊管焊缝噘嘴附加弯曲应力和焊缝噘嘴部位最大应力的计算公式 ,建立了螺旋焊管焊缝噘嘴极限高度的分析方法 ,为螺旋焊管质量控制和安全性评定提供了理论依据     

复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定法

简单评述了已有的极限载荷判定准则,并结合内压、拉伸和弯曲联合载荷下的管道应力情况,提出了一个确定联合载荷下塑性极限载荷的工程方法。     

径向水平井生产管在内压下直径增长分析

采用爆破测试和有限元软件SAP5 0计算两种方法得到超短半径径向水平井生产管在内压作用下的胀径值并进行了对比。结果表明 :(1)A6 0 6薄壁管比A6 0 6厚壁管胀径值大 ,但两种管不承受弯曲仅承受内压时的胀径值并不大 ,70MPa下的最大值仅为 0 0 2 8mm ;(2 )有限元计算理论胀径值比实测胀径值大 ;(3)两种试验管在内压和弯曲共同作用下的胀径值约为内压直管胀径值的 7～ 10倍 ,说明生产管在内压和弯曲的共同作用下直径急剧膨胀 ,这对于转向器结构设计、调整间隙和制定径向水平井施工方案具有重要意义。