加劲压力钢管结构分析解析法

本文以圆柱壳的轴对称弯曲理论为基础,建立了密间距加劲压力钢管整体结构分析的理论公式,并用有限单元法进行了验证。结果表明,本文的理论公式适用于任何间距的加劲钢管,为加劲压力钢管结构分析的通用公式;加劲环的刚度系数和等效翼缘为其间距的函数,这些新结论是对现行压力钢管设计规范的补充和完善。     

水电站埋藏式加劲压力钢管的结构计算与设计优化

作者根据圆柱壳的轴对称弯曲理论,推导出地下加劲埋管结构计算的理论公式,并据此编制出地下埋管结构应力计算和设计优化程序。该程序在满足规范规定的各种约束条件下,以管壁厚度、加劲环间距、高度和厚度等作为变量,以每米钢管的总用钢量为目标函数,进行结构应力计算和工程量比较,从中选出用钢量相对最小的设计方案。计算表明:当地质条件中等,内、外水压力较大时,采用本计算方法与按规范规定的设计方法并同样进行了优化设计后的结果相比,每米钢管的用钢量可节约5%~18%左右。     

矩形多联渡槽计算分析的梁壳复合有限条法

基于能量原理和结构动力学原理,采用有限壳条离散渡槽槽身、空间梁单元离散槽身纵梁、加劲肋和拉杆,推导得出矩形多联渡槽静力计算和自由振动分析的梁壳复合有限条法.经算例验证,梁壳复合有限条法单元划分数目少,数据处理简单,具有良好的求解精度和效率.     

压力钢管外压稳定性分析的传统解析法存在问题初探

由于水电站压力钢管失稳破坏的非线性，所以传统的基于圆拱理论的外压稳定分析法存在着许多缺陷与不足，本文尝试将其指出，并提出利用柱壳有限条单元的半解析法来解决压力管道的外压稳定性问题。     

大跨越输电线路钢管塔结点分析

由于钢管型构件截面形状的力学特性较好 ,其在送电线路上的应用有逐年增多的趋势 ,但用简化方法对钢管构件结点进行分析 ,存在着较大的不合理性。文章试图用有限元法对典型的钢管构件结点进行分析 ,在分析过程中采用了板壳单元模型和实体单元模型 ,利用ANSYS软件包进行了计算 ,并与常用的简化方法进行了对比分析 ,在此基础上 ,提出了-种可用于工程实际的新的分析方法。     

杆塔刚性法兰加劲肋在轴力作用下的荷载分配

钢管构件节点处拉力分别通过加劲肋和法兰盘环形焊缝传递,二者传力分配对加劲肋承载力计算有较大影响。现有研究对传力比例是固定还是动态变化、二者分配比例都有不同理解;同时,规范中给出的计算方法存在与实际明显不符之处。由于刚性法兰加劲肋设置的特点,在试验中不易提取到环形焊缝及加劲肋端部传递的轴向荷载的准确值,因此,建立6个不同螺栓数的包含钢管、法兰、螺栓、加劲肋、焊缝的完整刚性法兰模型(钢管分别为φ219×8、φ506×8),根据节点实际受力情况分别设置数百个接触对的接触行为和参数。将模型求解结果与现有节点试验结果对比,表明模型有较好精度;通过加劲肋传递的内力比例随参数L_y/L_x变化;现有规范中给出系数α偏保守。结合模型计算结果,考虑刚性法兰工程实际并保留一定裕度,给出简化的刚性法兰加劲肋计算公式,为设计提供参考。     

水电站压力钢管阴极保护边界单元法

探讨了水电站压力钢管阴极保护采用边界单元法分析电位分布的方法 ,结合模型试验 ,计算了水电工程中的水电站压力钢管模型的阴极保护设计中的电位分布 ,计算结果与实测数据相符。     

基于ANSYS的输电线路钢管杆结构稳定性分析

钢管杆的稳定性关系到输电线路是否能够安全运行,而常规的稳定性计算方法非常复杂且不易求解。利用有限单元法理论,采用通用有限元分析软件ANSYS,对110 kV双回路钢管杆进行三维建模,并对其进行稳定性分析,得出钢管杆在5种工况下的失稳临界荷载、特征值和屈曲模态形状,发现断导线工况下钢管杆最容易失稳。该研究表明,借助有限单元法可以有效地分析钢管杆的稳定性,并得出合理结果,为ANSYS计算钢管杆稳定性问题提供参考。     

基于RCC-M规范和ASME-Ⅲ规范下的贝类捕集器应力分析与评定

本文用有限元法的板壳单元和体单元建立贝类捕集器的分析计算模型。对贝类捕集器计算模型进行在自重、设计压力、运行压力和接管载荷条件下的静态分析、模态分析和SSE地震载荷下的动态计算分析。把RCC-M规范和ASMEⅢ规范应用于本设备评定中．比较分析RCC-M规范和ASME-Ⅲ规范在分析法设计中的相同处和不同处，最后按RCC-M规范和ASME-Ⅲ规范要求对贝类捕集器进行应力组合与评定。     

复杂约束下组合衬砌内衬钢管屈曲特性研究

为研究局部排水板铺设下组合衬砌的内衬钢管在外水压力作用下的屈曲失稳特性,首先基于Mises理论计算加劲式钢管临界外压弹性解,进而考虑自密实混凝土约束强度的差异性、材料非线性及外包介质的非均匀性,基于有限元软件ABAQUS建立组合衬砌三维数值计算模型,综合研究钢管受外围介质局部约束时的临界失稳特征,并与洞内明管方案及埋管方案进行对比。结果表明：自密实混凝土对钢管的约束可提升钢管抗外压能力,而排水板的存在会降低钢管抗外压能力;规范推荐的Mises理论设计方法适用于充分考虑外围约束下的钢管抗外压稳定设计;组合衬砌局部排水板铺设后,钢管临界屈曲压力与洞内明管方案近似一致,两者均表现为多波失稳,推荐组合衬砌内衬钢管在抗外压设计时不考虑约束作用。     

江口灯泡贯流式水轮发电机组迎水球壳稳定性和刚强度分析

灯泡贯流式发电机迎水球壳在水压作用下存在稳定性部下，本文说明，梁柱失稳时的临界压力可以用一个极限应力函数来计算，而极限应力函数是用无量钢的形式表达的，所以计算球壳结构的稳定性问题可以用模型实验原理解决。同时利用有限元法进行了刚强度分析。     

大型内加劲风力机塔筒动力响应与稳定性分析

为研究塔筒内部加劲肋对大型风力机塔筒安全稳定性的影响,以某3 MW水平轴风力机为例,首先基于GH Bladed软件计算风力机在三维湍流风环境下的荷载,应用Abaqus软件建立风力机体系三维有限元模型。在此基础上,对比研究了大型风力机加劲与未加劲塔筒的屈曲稳定和动力特性,计算出了其在风荷载下的动力响应并分析其承载能力。结果表明,内加劲设计明显提高塔筒的屈曲荷载,同时提高了塔筒的承载能力,相关结论可以为大型内加劲风力机塔筒的设计提供依据。     

地下隧道支护结构的受力分析

基于Winkler弹性地基理论和有限元单元法,考虑支护结构与围岩的相互作用,利用ANSYS建立了隧道支护结构的有限元模型。应用壳单元SHELL63设置Winkler弹性地基系数来模拟侧墙和底板的围岩压力;结合某实际工程根据国内外3种方法确定拱圈受到的围岩压力,通过有限元分析,得到了支护结构的内力和变形。选取了4个典型截面,对支护结构进行了强度复核,研究了钢支护对强度的提高率,并按偏心受压构件计算出截面的极限轴力,对结构的安全性进行了评价。     

坝内垫层钢管的结构分析和试验研究

随着水电事业的发展需要,大直径高水头且外包混凝土较薄的压力管道日益增多,但现行的设计理论和方法一般偏于安全,如何改进坝内钢管的强度设计是当前设计施工当中迫切需要研究的课题。 在钢管与外包混凝土之间敷设一层垫层材料的坝内钢管称为垫层钢管,这是近年来在国内发展起来的新型结构。这种管道结构的最大特点是:钢衬承受了绝大部分的内水压力,充分发挥了钢材高强度的优势,减少了内水压力外传,改善了外包混凝土的应力分布,使钢衬、钢筋和外包混凝土的传力体系趋于正常,从而提高了整个钢管道的承载能力和安全度。 本文根据壳单元有限元分析和仿真材料模型试验,研究了这种管道在内水压力作用下的应力状态、传力体系、承载能力和破坏机理。所得结论可以用作这种管道强度设计的依据。     

加劲压力钢管在部分充水时的应力分析

大直径薄壳钢管在部分充水情况下,由于荷载函数不连续,管壳中将出现很大的局部应力与变形,必须依靠加劲环的约束作用来消除。这个问题可用经典的圆柱壳理论来作精确分析,但计算工作过分繁冗,不切实用。本文建议从特解出发,交替使用“对称情况小本征值解”和“局部影响大本征值解”来依次满足四组边界条件中的各两组,使计算工作量可减到最少。但即使作了这样的努力,手算工作仍嫌繁琐。经过系统的分析和比较后,本文指出只要按适当间距布置加劲环并使之具有足够刚度,管壳中的局部应力及变形就能减少到可以忽略的程度,不必详细分析。设计时只须按经验拟定加劲环的间距和断面,然后复核环的变形及应力,使之具有所需的刚度并保持应力在容许范围即可。     

三峡引水压力钢管焊接热过程数值模拟

由于引水压力钢管下平段改为焊接结构,焊接最后1 道预留环缝时将产生很高的残余应力,因此,必须计算和分析引水压力钢管的焊接残余应力。在用有限元法进行残余应力计算时,先建立了焊接热传导的数学模型,通过空间域、时间域的离散得到线性方程组并求解。为简化计算,作了几点假设,根据假设,开发出引水压力钢管焊接热过程数值模拟软件。经过计算,求出了引水压力钢管的焊接残余应力。     

坝后式水电站厂坝连接形式优化研究

本文以某大型坝后式水电站为工程实例,采用三维有限元法,建立了包括大坝、电站厂房和基岩等的有限元整体模型,采用接触单元较好地模拟了分缝处厂房和坝体之间的相互作用,计算分析了在自重、水压力荷载、以及温度荷载等作用下,不同的厂坝连接形式的作用机理,及其对伸缩管过缝结构的变形及应力、对厂坝结构的变形及应力的影响,结果表明,在厂坝分缝处采用平缝灌浆或整体连接形式,考虑厂坝之间的联合作用,有利于改善压力钢管的受力条件、以及缓解厂坝分缝处局部的应力集中。     

输电钢管塔空间KK型相贯节点加强措施的研究

目前输电铁塔中的圆截面钢管应用较多,首先介绍了钢管节点的加强措施,表明内加劲环是一种很好的加强措施.然后采用有限元ANSYS软件着重对空间KK型圆钢管相贯节点加劲前和加劲后的极限承载力进行研究,通过分析比较,得出结论,为实际工程提供参考.     

埋藏式压力钢管加劲环抗外压稳定分析方法探讨

本文对国内外常用的埋藏式压力钢管加劲环抗外压稳定的计算方法进行了比较研究。结果表明:采用规范DL/T 5141—2001中(B16)式的设计结果偏于保守;而规范DL/T 5141—2001附录中(30)式是对Svoisky方法的错误表达,可能得出偏大甚至错误的加劲环临界外压值;Jacobsen方法不仅克服了Amstutz方法适应范围的局限,而且克服了Svoisky方法未考虑等效翼缘以外管壁上外压力的不足,经过比较最终建议采用Jacobsen方法,并为求解Jacobsen公式提供了一种有效的计算思路。     

钢管结构无加劲法兰计算方法的试验研究

通过对钢管结构无加劲法兰承力的系统试验,分析了无加劲法兰的变形和受力状态,研究了法兰承载力与法兰盘厚度、螺栓边距、螺栓疏密及偏心距的关系,并提出了合理的螺栓受力修正系数和法兰承载力计算公式。