拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒的自增强研究

本文运用莫尔屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析 ,得到了依赖于材料拉压比的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布 ,残余应力分布及合成应力分布。分析结果表明 ,材料拉压屈服强度的不同对结构的自增强有一定的影响。考虑到材料具有拉压强度不同的观点 ,本文的分析结果具有一般性     

拉压异性强化材料高压容器自增强分析

运用莫尔屈服准则,对承受内压的拉压屈服强度不同的线性强化材料高压容器进行了自增强分析,得到了依赖于材料拉压比和强化模量的筒壁弹性区与塑性区中的应力、残余应力及合成应力的分布。结果表明,材料拉压屈服强度的不同和强化特性对容器的自增强均有一定影响。     

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。     

拉扭复合载荷条件下V150钻杆的力学性能研究

深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究。采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影响规律。试验发现:预扭后拉伸时,预加载切应力和拉伸屈服强度均会降低;预拉后扭转时,预加载的拉应力和扭转屈服强度均会降低;材料发生屈服时的拉应力和切应力符合拉扭椭圆强度准则,该准则的弹性变形安全范围较von Mises强度准则超出24.5%。研究结果表明,按照von Mises强度准则进行V150钻杆抗拉扭复合载荷能力设计偏于保守,而拉扭椭圆强度准则包含材料拉伸屈服强度和扭转屈服强度2个基准参数,且与试验数据吻合程度高,更具工程应用价值。      

线性强化材料厚壁圆筒统一自增强分析

运用统一强度理论对承受内压且拉压屈服强度不同的线性强化材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了适用于多种材料的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布、残余应力分布及合成应力分布的统一解析式,并根据厚壁圆筒的安定性条件和合成应力分布分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解。运用统一强度理论可以给出符合多种材料特性的合理解。     

纯外压下套管弹塑性抗挤强度的计算

采用双剪统一强度理论,推导出理想套管的弹性极限外压的计算公式,并考虑到实际制造缺陷进行了修正。将采用不同屈服准则的计算结果与试验值及API公式计算结果做了比较,证明计算新公式更符合Tresca准则,并可准确地预计套管的实际抗挤强度。探讨了材料的SD效应和初始几何缺陷在不同数量级下对套管抗挤强度的影响,为套管的制造提供了重要依据。     

高压球形封头强度设计

高压球形封头在内压力作用下处于三向应力状态 ,在弹性失效准则下按不同的强度理论可得到相应的强度计算公式。通过对 4种强度理论及中径公式的分析比较和实例验证 ,表明按中径公式设计的高压球形封头在进行水压试验时其内壁的应力有时会超过材料的屈服极限 ,使球壳出现屈服现象。提出了按中径公式设计高压球形封头不出现屈服现象的条件为 :对高合金钢pc≤0 2 6 2 [σ]tφ ,对碳钢和低合金钢pc≤ 0 347[σ]tφ。     

非均匀载荷下套管强度的计算

将非均匀地应力场中套管载荷和套管内应力分布的理论公式推广到包含内压的情况,并采用Tresca屈服准则和Mises屈服准则,分别推导了在忽略套管轴向载荷和考虑套管轴向载荷两种情况下套管强度破坏时挤毁压力的计算公式。引入等效外挤压力概念,使该公式与标准API公式在形式上完全一致。计算结果表明,在非均匀载荷情况下,套管强度破坏的危险性会增加。     

极限载荷法在压力容器应力分析中的注意事项

根据极限载荷几个基本假设,着重从理想弹塑性的屈服准则和极限载荷点判定方面出发,阐述了进行实际分析设计中所需注意的问题。通过与实际经典圆筒及平盖的极限载荷算例比较,指出在极限载荷计算时应选用等效MISES屈服强度进行极限压力计算,才能保证结果的正确性,且用有限元法所得出的极限载荷结果同所选计算屈服强度近似成正比关系。对比了几种极限载荷点判定方法,强调采用不收敛极限载荷解作为系统极限压力较为合理,也符合规范的定义。     

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.     

“南海挑战”号FPS系泊系统延寿强度性能评估

参考最新的行业推荐做法和船级社规范,对“南海挑战”号系泊系统延寿强度评估中的一些做法进行介绍,并进行强度性能评估,包括平台的位移响应和系泊系统的张力载荷,结果表明:系泊系统现有部分锚腿张力不能满足规范校核要求,平台位移在某些方向上超过限制要求。针对系泊系统现状提出几点改进建议。此次评估获得的经验对其他类似系泊系统延长寿命项目具有一定的借鉴意义。     

深水半潜式钻井平台总体强度分析

以某新型第六代深水半潜式钻井平台为分析对象,依据三维绕射理论计算波浪诱导载荷与运动,采用谱分析法确定设计波参数,进行了自存、作业等装载情况下21个波浪工况的波浪载荷预报,并建立三维有限元模型完成了平台结构总体强度分析。结合波浪载荷预报及结构分析结果,提出了计算工况选取原则及控制总体强度的关键因素,可为今后深水半潜式平台的结构设计、总体强度分析、选取疲劳强度典型节点及形式优化提供参考。     

液压吊卡研制及结构强度分析

由于液压吊卡的承载较大,对其安全性能要求较高,其结构强度能否达到使用要求是关键。对液压吊卡进行结构设计,并通过有限元分析软件Workbench对液压吊卡主要受力部件分析,根据API 8C对提升设备的规范和要求进行强度校核,计算结果表明,液压吊卡能够满足设计要求。为了充分验证液压吊卡的可靠性,对液压吊卡试制并进行了功能试验和载荷试验,验证液压吊卡有限元分析的正确性,并验证液压吊卡的各项功能。各项数据表明,此液压吊卡满足现场使用要求。     

解析塔焊接组装缺陷分析

对1台错边量和角变形已超过规范允许的解析塔,采用多种计算方法和有限元法进行强度分析,探讨了该设备运行了18年的主要原因,对错边量和角变形这一类组装焊接表面缺陷的规定提出了建议。     

振动荷载作用下海底浅层原状土的强度变化

本文针对渤海海底两种典型的原状淤泥质粘土及粉质粘土,研究了振动荷载作用下土强度特性的基本变化关系,建议了确定强度衰减系数的方法。工程中对海底相近土层,可参考本文研究结果对其振动荷载作用下的强度变化进行初步定量分析。     

爆炸耦合载荷作用的射孔套管强度模拟分析

为了研究爆炸和压力耦合载荷对射孔套管强度的影响,进行套管静水压挤毁理论分析。建立仿真模型,分析准静态载荷作用下非约束套管的力学特性,得到全尺寸套管和射孔套管的固有频率,以及套管的挤毁强度数据,拟合得到套管挤毁强度公式。验证数值仿真结果的可靠性。进一步对完整套管和射孔套管施加约束,进行仿真研究。比较分析结果,施加约束套管的抗挤能力比非约束套管的高; 在约束条件下,射孔套管的强度比完整套管的强度降低约10%; 在射孔布置方面,60°相位优于90°相位。     

不压井装置承载结构应力分析及强度评价

承载结构是不压井装置的关键部件之一,也是保证不压井装置能够正常工作的必要条件。根据承载结构的结构形式和承载特点建立了力学模型,对承载结构进行应力分析,并引入JB4732—1995标准中的应力分类方法,对承载结构进行强度评价,为复杂结构的强度评定提供参考。     

套管水泥环刚度与强度对抗挤性能影响分析

油气井固井水泥环的作用就是减小和改善套管的受力状况，延长套管的使用寿命。套管水泥环组合体在一定的外挤压力作用下，均有可能进入屈服状态或发生强度破坏，而水泥环弹性模量、泊松比及其几何参数均表现为组合体刚度对抗挤性能的影响，所以在套管抗挤性能分析中，应该同时考虑组合体刚度以及套管、水泥环的强度对组合体抗挤性能的影响。文章根据厚壁筒弹塑性力学理论，建立了组合体刚度以及套管、水泥环强度对抗挤性能影响的控制方程，揭示了套管、水泥环强度及组合体刚度对抗挤性能的影响规律，得到套管水泥环组合体抗挤性能控制图。在均匀外挤压力作用下，套管、水泥环的强度将确定组合体抗挤性能的刚度控制区，在组合体刚度控制区内，水泥环对套管抗挤强度的提高程度取决于组合体刚度控制线斜率，在套管钢级和壁厚一定条件下，提高水泥环材料弹性模量，增大组合体刚度控制线斜率，可以提高套管水泥环组合体的抗挤性能。     

深井套管强度设计中实际外挤载荷的数值分析

套管的受力分析是套管强度设计的基础。通过建立套管-水泥环-地层模型,对实际钻井工况下的外挤载荷进行ANSYS有限元计算分析。分析结果表明,地应力和地层弹性常数对套管的外挤载荷影响十分显著。用现行方法进行深井套管强度设计时,套管外挤载荷按下入过程中静液柱压力来分析,未考虑地层因素的影响,与实际值差异较大。按照地层因素来确定套管外挤载荷,不同地应力和地层弹性常数得到不同的套管外挤载荷,更符合工程实际,可为深井套管柱强度设计提供合理参考。     

射孔开裂套管的剩余强度研究

经有限元分析提出了射孔开裂套管应力强度因子近似计算公式,采用最新的套管材料断裂韧性实验数据,研究了孔裂套管临界承载能力,阐述了J55、N80孔裂套管剩余强度与裂纹长度的关系,指出在套管设计中应考虑裂纹对套管强度的影响和消除套管射孔开裂的重要性。