海洋井架极限承载力敏感性分析

井架的极限承载能力是井架工作性能的一个重要标志,受到各种损伤、缺陷的影响。以非线性分析理论为依据,对完好井架及损伤井架进行几何非线性和双重非线性分析,得到不同损伤因子作用下的井架剩余承载能力;对3种损伤因子进行敏感度函数分析和正交设计试验,定量分析不同损伤因子对井架极限承载能力影响的敏感性。研究表明:双重非线性分析得到的井架极限承载力更准确;不同损伤因子对井架极限承载力的敏感性影响具有分段性。     

井架结构的疲劳寿命预测及承载试验研究

为了计算在役JJ113/32型井架结构的承载力与剩余疲劳寿命,在现场对该井架进行了静、动态载荷测试。利用I-DEAS软件建立了有限元仿真模型,在测试钩载下二者的结果吻合较好,验证了模型的准确性。经综合分析,井架承载的薄弱杆件位于1号立柱的下部,承受的最大应力小于材料的极限应力值,满足原最大设计钩载的要求。对井架杆件的疲劳寿命的计算结果表明,该井架有较大的寿命安全系数,能够在服役期继续使用。     

含腐蚀缺陷N80油管的剩余强度分析

针对N80油管腐蚀问题,使用APDL编程语言建立了剩余强度数值计算的参数化模型,模型可分析轴长型与短型两种缺陷形式。以某油田油井数据为背景,对比分析了腐蚀缺陷轴向长度、环向宽度、径向深度及油管轴向应力和内压对油管剩余强度的影响。研究成果可为含腐蚀缺陷油管的安全评估提供依据。     

WHPB至SPM海管腐蚀现状研究

基于WHPB至SPM海管腐蚀数据,分析了该管段管线的腐蚀情况,由资料得知最大腐蚀减薄量为6.7mm,管道运行至今10年,管道腐蚀速率为0.67mm/a;通过API 579、ASME B31G的方法和ANSYS有限元模拟分析方法对腐蚀最深点进行应力分析,综上三种方法,认为该条管道在0.7MPa的压力下运行是安全的。最后以失效概率和壁厚损失极限计算了该管道的剩余寿命,将以上两种方法计算出的管道剩余寿命取较小值,即4年,建议3年后进行第二次内检测确定管道的实际腐蚀速率与缺陷尺寸,并进行评价。     

弹塑性范围内含体积缺陷连续油管安全评价

含体积缺陷的连续油管在作业过程中可能发生卡断或拉断等事故,文章基于连续油管常见的缺陷形式,建立了含体积缺陷的连续油管模型,结合有限元基本理论,分析了塑性范围内的连续油管的剩余强度,以及不同载荷与缺陷尺寸特征对连续油管应力分布和极限承载能力的影响。分析结果表明:在塑性极限状态下连续油管的剩余强度要高于全弹性状态的剩余强度,连续油管的承载能力对缺陷深度和内压载荷表现的尤为敏感,随着缺陷深度的增加,承载能力变弱,并且在缺陷评价中应以压力载荷为标准。     

含腐蚀坑连续油管拉伸剩余强度评价

连续油管具有良好的强度和塑性,参照ISO/TR 10400-2007的油井管强度设计方法及SY/T6477-2000含缺陷压力管道剩余强度评价方法,建立了含腐蚀坑连续油管强度评价标准。通过建立含腐蚀坑连续油管强度分析的有限元模型,总结出了腐蚀坑对拉伸载荷作用下连续油管内的应力分布规律的影响。针对a/t=0.3的腐蚀坑进行了剩余强度评价,结果显示,当拉伸载荷为627 MPa时,该腐蚀坑处的峰值应力达到材料的流变应力,因此该连续油管可在215 MPa下可安全工作。     

含腐蚀缺陷油气管道评价技术研究进展

由于外部环境及输送介质的影响,油气管道在运行过程中不可避免地会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中的现象,从而削弱管道的承压能力。因此,必须对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度及剩余寿命评价,评价结果可以为缺陷管线的维修计划提供重要依据。综述了国内外主要的腐蚀缺陷管道评价规范,分析了不同规范的适用范围。从单个腐蚀和群腐蚀两个方面展开论述,归纳了含腐蚀缺陷管道评价技术的最新研究进展,并介绍了目前的研究热点——群腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法以及腐蚀缺陷间相互影响准则(interaction rule)。另外,论述了目前腐蚀管道剩余寿命预测的常用方法,包括灰色预测法以及可靠度函数分析法。最后,总结了腐蚀缺陷管道评价技术研究进展,并对未来的研究工作提出了展望。     

含多腐蚀缺陷油气管道的相互作用准则及剩余强度

利用ABAQUS软件,采用控制变量法和无量纲分析法,求解只含轴向或环向多腐蚀缺陷管道的等效应力,并提出了管道多腐蚀缺陷间的相互作用准则、判定流程和影响因素;在考虑腐蚀缺陷间相互作用效应的情况下,结合控制变量法,对处于复杂腐蚀状态下含多腐蚀缺陷的管道的剩余强度进行了数值模拟,并提出了剩余强度变化系数;采用正交试验设计法,分析了影响腐蚀管道剩余强度的主、次要因素。结果表明：当只有轴向或环向腐蚀缺陷时,轴向间距系数是影响管道应力状态的主要因素;当腐蚀轴向间距大于■时,腐蚀缺陷间无相互作用;当轴向、环向均有腐蚀缺陷时,腐蚀长度系数和腐蚀宽度系数是影响管道剩余强度的主要因素,腐蚀深度系数和轴向间距系数次之。     

含体积型缺陷油气输送管道剩余强度评价软件开发及应用

介绍一种依据SY/T 6477—2014标准开发的含体积型缺陷油气输送管道剩余强度评价软件,并以某均匀腐蚀管线钢管为例,运用该软件对其含缺陷剩余强度进行评价。该软件的核心计算模块由均匀腐蚀缺陷评价模块和局部腐蚀缺陷评价模块组成;可逻辑判断缺陷类型及量化方法,计算均厚长度、管道最大允许工作压力、许用剩余强度因子以及管道降压后最大允许工作压力。该软件具有计算结果准确、易操作、响应速度快的优点。     

基于API579准则的含点腐蚀管道剩余强度分析

为了更加比较准确地评价含点腐蚀管道的剩余强度,从而科学合理地维护管道并提高管道的利用率,比较了几种评价点腐蚀管道的剩余强度的方法,得出API579的评价方法更适合用于点腐蚀缺陷管道评价的结论。以API准则为理论依据,对含有点腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了3个等级的评价,并且通过计算得到了在给定的点腐蚀缺陷下管道最大安全运行压力值,该压力值反映了含点腐蚀缺陷管道的承压能力,证明了API579标准评价含点腐蚀缺陷管道的剩余强度的合理性。     

腐蚀和残余应力对油气管道不规则区可靠性的影响分析

目的针对油气管道的运行安全问题,建立油气管道局部腐蚀模型,对管道不规则区域的可靠性进行准确分析。方法首先,对管网中不同的不规则区域管道的腐蚀进行简单分析,每个区域都有局部腐蚀缺陷,任何区域的破坏都会导致整个管网的破坏。其次,定义各区域的有限元模型,考虑文献中给出的局部腐蚀模型和常用应力模型。再次,利用概率分析方法给出真实的腐蚀参数和时间模型,并采用蒙特卡洛模拟算法进行求解,得出不同腐蚀速率下管道的不规则区域的失效概率。最后,以三种不同腐蚀速率的数值算例分析各种因素对腐蚀管道可靠性的影响。结果受腐蚀和残余应力的影响,不规则区域的可靠性明显大于规则区域。考虑不同区域的残余应力,破坏概率随残余应力的增加而增加,特别是高腐蚀速率时,失效概率增加,而低腐蚀速率时,这种敏感性降低。法兰的可靠性更受有无残余应力腐蚀的影响。常规区(基)的可靠性最好。结论管道不规则区域对腐蚀和残余应力的响应机制不同于规则区域,所提出的方法相比于传统方法,能够更有效地评价不规则区域的可靠性。     

Effect of Phosphate-Buffered Solution Corrosion on the Ratcheting Fatigue Behavior of a Duplex Mg-Li-Al Alloy

This work reports the uniaxial ratcheting and fatigue behavior of a duplex Mg-Li-Al alloy under the influence of phosphate-buffered solution corrosion. Microstructural observations reveal pitting and filament corrosion defects, which impair the load-bearing capacity of the alloy and cause stress concentration, thus leading to an accelerated accumulation of ratcheting strain and shortened fatigue life under the same nominal loading conditions. Comparing Smith model, Smith-Watson-Topper model, and Paul-Sivaprasad-Dhar model, a ratcheting fatigue life prediction model based on the Broberg damage rule and the Paul-Sivaprasad-Dhar model was proposed, and the model yielded a superior prediction for the studied magnesium alloy.     

基于AMESim的大型磨齿机静压支承转台特性研究

为提升大型数控磨齿机的加工精度,研究了磨齿机静压支承转台的整体结构和工况以及分析了求解油膜厚度和输出流量的理论模型,初步得出了偏载对油膜厚度具有较大影响。为了进一步验证,在分析现有参数设计方法的基础上,利用AMESim软件建立系统模型,对不同工况和结构参数进行系统动态仿真分析。仿真结果表明：静压支承转台结构参数可以保证转台产生足够的承载力,流量脉动对油膜厚度变化率的影响不到0.4%,偏载对油膜厚度变化率的影响最大为13%,静态和动态仿真结果均与实际数据相符,性能测试结果满足磨床设计要求。     

复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。     

基于PSO-GRNN模型的埋地管道腐蚀剩余寿命预测

目的 构建埋地管道腐蚀深度预测模型,预测腐蚀管道的剩余使用寿命。方法 依据ASME B31G剩余强度评价标准,给出管道的最大允许腐蚀深度计算方法,引入广义回归神经网络（GRNN）,构建埋地管道腐蚀深度预测模型,采用粒子群算法（PSO）优化GRNN的网络参数,结合管道腐蚀发展趋势预测方法,对埋地薄弱管道进行腐蚀剩余寿命预测。以陕西省某埋地输油管道为例,选取8个主要外腐蚀因素,构建外腐蚀指标体系,借助Pycharm编程仿真,结合埋片试验,对该模型预测结果进行验证分析,并预测各腐蚀管段剩余使用寿命。结果 与BP模型相比,PSO-GRNN模型的管道腐蚀深度预测结果最大相对误差控制在13.77%以内,平均相对误差仅为6.63%。寿命预测结果显示,部分管段的剩余使用寿命未能达到其预期服役寿命。结论 所建模型预测性能要明显优于BP模型,预测精度更高,能够较好地预测埋地管道的最大腐蚀深度和未来的腐蚀发展规律,剩余寿命预测结果贴近实际,为管道的维修和更换提供了指导依据,在实际工程中,具有一定的应用价值。     

高速缓冲液压缸内表面裂纹扩展特性研究

由于制造缺陷、疲劳及腐蚀等原因,缓冲液压缸在服役过程中内壁会产生轴向裂纹,严重影响液压缸的结构强度、缓冲性能和使用寿命。通过AMESim液压仿真平台建立缓冲系统模型来模拟实际工况,将缓冲油压作为有限元分析的初始载荷,建立缓冲缸有限元模型和裂纹扩展模型,研究不同初始裂纹形状、裂纹位置对疲劳寿命的影响,并分析裂纹前缘动态应力强度因子和裂纹形貌的变化。结果表明：无缺陷的油缸完全能承受缓冲压力;裂纹初始长度一定时,随着深长比增大,裂纹前缘应力强度因子会整体增大,裂纹扩展速度加快;不同深长比的初始裂纹经过多次循环载荷后都更倾向于在长度方向快速扩展;缸体内不同位置的裂纹疲劳寿命存在较大差异,在壁厚较小的边角位置,疲劳裂纹扩展寿命最短。     

蜂窝夹套结构焊接接头的应力强度分析

由于蜂窝夹套焊缝受力情况比较复杂,焊接部位经常出现焊缝开裂引起泄漏,焊接残余应力是重要的影响因素之一。运用大型有限元分析软件ABAQUS的热一力耦合功能,对304不锈钢蜂窝夹套的塞焊和填角焊两种焊接方式进行有限元模拟,得到了这两种焊接接头的残余应力分布情况。结果表明,塞焊焊接方式的蜂窝夹套焊缝处的残余应力大于采用填角焊方式的。采用塞焊方式蜂窝孔处的焊接残余应力较高,焊完第二个蜂窝孔后对第一个蜂窝孔的残余应力影响较大。而采用填角焊方式则这种影响较小。对塞焊和填角焊焊缝进行强度计算,结果表明填角焊焊缝的承载能力较好。研究结果为蜂窝夹套进行分析设计和控制焊缝开裂提供了理论基础。     

喷砂处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率应力腐蚀方法研究喷砂处理对高速列车车体材料A7N01铝合金焊接接头应力腐蚀性能的影响。试验结果表明,经喷砂处理后,A7N01铝合金焊缝的残余拉应力转变为压应力,同时接头整体应力降低,趋于均匀分布。经喷砂处理后,A7N01铝合金焊接接头在3.5%NaCl中的应力腐蚀敏感指数降低,断口未呈现脆性断裂特征,表明喷砂处理增强了其抗应力腐蚀能力。喷砂试样表面均匀分布的压应力,降低了在外加载荷作用下焊缝所承受的拉应力,增加了焊接接头的强度。同时,表面压应力层的存在抑制了接头在腐蚀环境中裂纹的萌生,从而减少腐蚀介质向内部的扩散和作用,增强了焊接接头的抗应力腐蚀能力。