膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,在我国还处于理论探索阶段.用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值,在相同工况下对N-80钢级材料的244.5mm(95/8")套管膨胀至298.4mm(113/4")的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上,得出了膨胀芯头的锥角α取值为12.3°时更有利于膨胀套管的膨胀,为膨胀芯头的结构设计提出了依据.     

膨胀管技术金属流动行为计算机模拟研究

膨胀套管技术是节约井眼直径的钻井新技术,现已投入实践,而在我国尚处于理论探索阶段.应用ADINA软件,建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型.研究了在不同摩擦系数和不同膨胀幅度情况下,壁厚为8.94 mm的95/8″套管的膨胀过程,并且进行了详细的计算机模拟.通过分析、比较沿膨胀管径向不同位置处的单元节点组的位移量,得出了在不同的摩擦系数和不同的内径膨胀幅度时金属的流动规律,为膨胀芯头的结构设计和材料选择以及膨胀技术的实际应用提供了理论参考依据.     

初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力影响

膨胀力是反应膨胀潜势的重要指标之一,选取湖北宜昌小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程K25+000段膨胀土,对其进行掺风化砂改良处理,在对不同风化砂掺量下的膨胀土进行基本胀缩试验的同时,深入探究了初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力的大小以及增长速度的影响.试验研究结果表明,掺入风化砂后,膨胀土的各项胀缩指标均有明显改善,且均能达到路基填料的标准;在同一风化砂掺量下,随着初始含水率的增加膨胀力逐渐降低,且膨胀力可以用初始含水率的幂函数很好地描述,两者相关性较好;初始含水率越低土样所具有的的膨胀潜势及膨胀力越大,膨胀力随时间的变化曲线越陡,浸水后改良膨胀土的膨胀力的增长主要集中在1h以内,稳定速度较快;综合考虑经济性以及初始含水率和风化砂掺量对膨胀力大小的影响,建议将风化砂掺量控制在30%~40%,初始含水率控制在略大于最佳含水率1%~2%内,此时对膨胀力的抑制效果较好.     

掺灰膨胀土的膨胀特性试验研究

通过生石灰对膨胀土的改性作用,在相同初始含水率的条件下,比较改性前后膨胀力、膨胀率的变化趋势,寻求最佳掺灰率;分析了膨胀力与初始含水率,膨胀率与初始含水率以及终止吸水量与初始含水率等关系.     

膨胀室消声器传声损失的频率响应

从平面波理论出发导出无损失声管的四极子参数。应用管道中声传播理论和四极子理论导出带插入管的单膨胀室的传声损失。阐明了等效四极子参数的物理意义及其应用。给出侧面插管型和多级膨胀室传声损失的表式，并用以计算了若干不同内插方式的二级膨胀室的传声损失。     

膨胀土中桩的计算

桩在膨胀土中所受到的胀切力是由膨胀强度引起的,膨胀强度函数的推导问题,本文提出用比拟的方法,即受热时,坚固物体膨胀是与受潮时土上升的增加量相同,与增湿相关的张力是沿桩侧面分布的。因此求胀切力问题就转化为热弹性理论偏微分方程的积分与定解问题。再结合桩的阻滞原理,求得膨胀强度的函数式,桩的上升量和桩的有效胀切总力的理论计算公式,与实验结果对照,表明计算值与实际情况符合得很好。     

BP神经网络在膨胀土膨胀力预测中的应用

目前膨胀土膨胀力的测试工序烦琐、方法复杂,有时候测试相当困难,不同的初始条件有不同的测试结果;通过引进BP网络进行膨胀土膨胀力的预测,结果证实该方法的有效性,可以应用到相同类型的膨胀土膨胀力的预测过程中去.     

考虑晶层表面电荷密度的蒙脱石膨胀力模型

蒙脱石晶层表面电荷密度是影响膨胀土膨胀力的重要因素.取膨胀力为2 MPa时5种蒙脱石的干密度,计算得到其中4种蒙脱石的干密度与Kunigel-V1蒙脱石干密度的比值,将此比值与各蒙脱石的表面电荷密度拟合得其关系式,然后基于此关系式与Kunigel-V1蒙脱石膨胀力试验结果,预测了其他4种蒙脱石的试验结果.结果表明,试验结果与预测结果相吻合,为预测膨胀土的膨胀力提供了新思路.     

膨胀室消声器传声损失的频率响应

从平面波理论出发导出无损失声管的四极子参数。应用管道中声传播理论和四极子理论导出带插入管的单膨胀室的传声损失。阐明了等效四极子参数的物理意义及其应用。给出侧面插管型和多级膨胀室传声损失的表式，并用以计算了若干不同内插方式的二级膨胀室的传声损失。     

缓坡率膨胀土加筋路堤局部稳定性分析

根据大气影响深度理论和调查结论,提出了加筋路堤的破坏模式,利用格栅变形和土体膨胀变形的相容关系,结合室内有荷试验结果,提出了允许变形的膨胀压力的计算方法,推导了膨胀土加筋路堤的局部稳定性计算公式并对南宁至友谊关公路的加筋路堤稳定性进行了计算。膨胀压力不同于室内试验的膨胀力,是土体允许变形以后的压力,其值小于或等于室内试验得到的膨胀力;下滑力由裂缝中土体吸水后产生的膨胀压力提供,抗滑力由滑动面上土体与筋材的摩擦力和筋材的锚固力共同提供,适当提高填筑含水量可以降低下滑力;文中提出的局部稳定性计算公式可用以验证膨胀土路堤加筋设计的合理性。     

汽轮机轴向胀差实时在线监测的研究

汽缸的轴向膨胀是影响火力发电机组运行安全性及机动性的重要因素之一。蒸汽沿轴向按某一函数分布,并随时间非线性变化,根据导热方程推导出内壁为第三类边界条件、外壁绝热的二维圆筒壁温度场解析解。将汽缸分解成多个子结构,计算汽缸的体积特征温度,得到了轴向膨胀计算模型。结合转子轴向膨胀,实现了汽轮机轴向胀差的在线监测。并通过与有限元计算结果作了对比,计算结果与模拟结果吻合较好。本方法可用于其他具有类似边界条件的厚壁圆筒部件的热分析。     

向列相液晶硬棒模型的改进

向列相液晶被广泛地应用于TN,STN等显示技术,向列相-各向同性相的转变温度TNI的研究具有重要的理论和应用意义.在L.Onsager硬棒理论的基础上,考虑分子之间的相互吸引势,从而给出改进的模型.利用“集团展开”方法,导出了系统的自由能;采用Zwanzig方法,得到序参量的自洽方程,系统的状态方程及所得转变温度TNI与L.Onsager硬棒理论相比更接近实验结果.     

水下井口头系统下放工具关键部件设计与分析

水下井口头系统是深海油气钻采必不可少的设备,常规套管挂和密封总成下放工具不能满足现场需要。建立了套管挂和密封总成下放工具力学模型,采用该模型可以直观地描述下放工具受力情况,根据力学模型和分析结果对下放工具进行结构设计。利用ANSYS有限元分析软件对下放工具套管挂携带单元和驱动单元进行接触分析和强度分析。分析结果显示,套管挂携带锁块、挡环和芯轴等关键部件最大应力值小于材料屈服强度,其变形量很小亦可忽略;该下放工具结构满足设计要求,材料选择符合作业标准,可为套管挂和密封总成下放工具的研究提供设计经验。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

钢筋混凝土锈胀参数构件计算模型建立与应用

在对混凝土锈胀开裂破坏过程进行阶段划分的基础上,从锈蚀参数概念出发,利用变形协调原理导出了锈蚀物填充范围、锈蚀钢筋直径膨胀增量、锈胀作用临界锈蚀率、铁锈物膨胀系数、混凝土开口空隙率及锈蚀钢筋初始直径等各参数之间的关系,建立了计算锈蚀自由膨胀阶段铁锈物质渗入混凝土层的填充范围相对值的数学模型,并推导了锈胀连续作用阶段计算锈胀主压应力的理论模型.利用室内锈胀试验成果与锈胀二维数值模拟结果进行对比的方法,验证了所建立理论模型的可靠性与适用性.模型将为混凝土耐久性设计及寿命评估提供理论参考.     

基于最小能量原理计算高速切削过程中的剪切角

以Oxley模型的切削力和切削几何关系为基础,提出通过计算切削过程中第一形变区、第二形变区的应力和应变来计算塑性变形功,从而构建随着切削过程中剪切角的变化,系统总能量变化规律的计算模型。基于最小能量原理,确定对应切削过程中塑性变形功最低时的剪切角为平衡剪切角。在模型中引入Johnson-Cook本构方程与动态流变应力本构方程,以文献中45钢的切削实验数据为依据,分别计算引入2种本构方程的基于最小能量原理模型的剪切角,并将计算结果与Oxley模型的计算结果进行对比分析,结果表明文中构建模型的计算结果与实验结果吻合较好。     

气井油套合采时井底流压的计算方法

气井井底流是分析气井生态动态的重要参数之一,目前国内外很少报道油套合采时井底流压的计算方法。运用流体力学原理,将气井油套合采简化假设成并联管路流动,基于油管生产和油套环空生产时井底流压的计算公式,推导了油套合采时油管和油套环空的产量分配公式,通过分析公式中各项的权重,得出油管和油套管环空产量分配的简化式,从而将油套合采时井底流压计算转化成油管生产或油套环控生产时井底流压的计算,计算表明,采用简化产量分配公式与精确产量分配公式所计算的井底流压,相对误差很小,说明建立的油套合采时井底流压的计算方法可靠,具有较强的实用性。     

嵌岩端承桩竖向承载的扩孔理论分析

探讨了嵌岩桩嵌岩段的应力路径及工作机理,应用圆孔扩张理论,分析了嵌岩桩的承载机理.随着桩周挤压应力p的增大,围绕柱形孔的柱形区域将由弹性状态进入塑性状态,塑性区随p的增大而不断扩大,塑性区以外土体将保持弹性状态.利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导了嵌岩桩嵌岩段的极限强度以及嵌岩段的极限竖向承载力的计算公式,并将扩孔理论分析结果与实测试验资料进行分析对比,研究表明,该方法可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具.     

三剪统一屈服准则在柱形孔扩张问题中的应用

基于三剪统一屈服准则,通过用3条折线来描述土体的本构特征,对柱形孔扩张问题进行分析,考虑岩土材料的软化和剪胀特性,推导出柱形孔扩张问题下的应力场、应变场、扩张压力、塑性区半径的解析解。算例表明,临界扩孔压力随土的软化程度的减小而增大,在一定剪胀和软化程度下,临界扩孔压力随b的增大而增大。