内压圆柱壳内伸接管区的应力分析

通过Ansys12.0对内压圆柱壳内伸接管区进行了有限分析,得到了其受力特性和应力分布规律并对其进行了应力强度评定。     

内压圆柱壳内伸式接管补强结构应力分布

针对内压圆柱形容器大开孔率内伸式接管补强结构,进行了三维线弹性有限元应力分析,得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力分布规律。以DXF格式文件为中介,用数学方法自动生成的有限元计算模型是可靠的,应用这个模型进行有限元分析可以得到内压圆柱壳内伸式接管补强结构的应力集中系数,为研究其应力集中系数规律奠定了基础。     

内压圆柱壳开孔整锻件补强结构应力分布研究

对内压圆柱壳开孔整锻件补强结构开展三维有限元应力分布研究,并对开孔区的应力分布进行了实验应力测定。结果表明,内压圆柱壳开孔整锻件补强结构有3个高应力区,其中最高应力区在整锻件补强结构内角A点附近,最大主应力44.2MPa,应力集中系数K=3.091;在整锻件补强结构内角A处采取圆弧过渡可以有效地降低应力集中系数;应变片应力测定所得实验数据与有限元计算值吻合较好,验证了有限元分析计算结果的趋势是正确的,但也存在一些误差。     

带压切除炉内穿孔集合管支管技术

针对荆门石化总厂制氢炉 - 1内部集合管部分支管腐蚀穿孔、大量蒸汽外泄的情况 ,为保证在不停车的情况下堵住蒸汽 ,设计制造了特殊的卡具 ,切除腐蚀的支管 ,解决了带压封堵较小管径钢管泄漏的问题 ,保证了生产装置安全、稳定运行。文章介绍了卡具的设计、制作以及现场挤压、切除泄漏支管的施工过程。     

内压无折边锥壳加强设计与应力分析

无折边锥壳在内压作用下,由于连接处的结构不连续性,会产生比薄膜应力高数倍的边缘应力,因而对其强度设计的分析有利正确设计和安全使用。本文基于ASMEⅧ-1和ASMEⅧ-2分别对无折边锥壳的加强设计原理从应力的观点进行了探讨;另外,基于有限元法对圆筒与锥壳连接结构的三向应力分布规律、边缘应力衰减规律及不同半锥角对边缘应力分布的影响规律进行了合理分析,并对GB150-2011中关于内压无折边锥壳强度设计中的若干规定进行了有针对性的探讨。     

内压作用下偏心异径管的应力分析

为了对异径管的设计、生产提供理论依据和计算方法,对异径管中的偏心异径管进行了分析研究,得到了其应力分布规律,确定了危险点。为了减少应力集中的影响,在异径管的大小端分别加了一段直管,在对称面上施加对称约束,在大端直管端面施加轴向和径向约束。分析结果表明,偏心侧内外壁的环向应力曲线总体趋势相似,大端的应力要比小端的应力大;在同样壁厚等级和相同的公称压力下,当异径比增大时,环向应力和相当应力的极值出现位置都有由大端朝小端移动的趋势;适当增加偏心异径管的长度能减小危险点的应力集中程度。     

椭圆封头与圆柱壳连接应力的分析和评定

本文分析了椭圆壳与圆柱壳连接在边缘应力和错边引起的附加弯曲应力及总体薄膜应力，联合作用下应力强度的评定方法，并给出了评定准则。     

风载对连续管作业防喷器组合法兰密封性的影响

我国西部油田风沙活动对连续管测井中地面防喷装置法兰密封性能影响很大。为此,建立了防喷器组合底部法兰、密封垫环和连接螺栓的全结构有限元计算模型。应用该模型分析了连续管作业工况下多种风载对法兰连接密封性能和螺栓强度的影响,同时对比分析了防喷器组合有无支架支撑时的密封状态以及连接螺栓的应力水平。计算分析结果表明,在6级以上风载作用时,防喷器组合必须采用支撑装置,并通过计算求得支架支撑情况下的极限弯曲曲率,为施工过程中支架刚度的选择提供了参考。     

圆柱壳与凸型封头连接处边缘应力有限元分析

本文利用弹性有限元分析方法计算了相同尺寸条件下圆柱壳与标准椭圆封头，球型封头，碟型封头连接处及其附近的边缘应力，给出了连接部位应力分布规律，并将这几种情况的边缘应力进行了对比。为工程设计中此几种情况的考虑，提供了数值上的参考。     

自增强管残余应力在交变内压作用下松弛规律的实验研究

通过实验研究得出自增强管残余应力在交管内压作用下松弛规律的经验公式。在日本引进的疲劳试验机上模拟大庆石化总厂超高压聚乙烯反应器压力波动的实际工况，并采用沿内圆周逐层镗削法来测定自增强管残余应力值。根据实验测得数据，通过曲线拟得出的经验公式为σ=523.533-160.4771/e^N/1000，此公式最大误差为3．1％，衰减率为26．11％。由经验公式可知，残余应力在最初的循环次数下衰减很快，以后逐渐趋于稳定，并且残余应力不可能完全松弛掉。因此通过该公式可以预测自增强管残余应力在使用寿命期间的衰减情况，并为大庆石化总厂超高压聚乙烯反应器的安全评定提供依据。     

受局部内压管道外表面周向应力函数模拟

为研究封隔器在P110套管内坐封时套管外表面用向应力与胶筒挤压力之间的关系,对套管受胶筒挤压产生的受力不均匀区域划分成有限个微小区域,使每个微小区域内均匀受力;利用ANSYS对1个均匀受压区域进行应力分析,得出管道外表面的周向应力在轴向的变化规律;通过Matlab采用非线性函数对该规律进行拟合,得出周向应力与内压、轴向距离之间的函数;最后在整个不均匀区域内以均匀受压区域下的应力函数为积分因子进行积分,建立整个不均匀区域下周向应力与内压、轴向距离之间的函数解析式;利用该解析式来了解套管内表面所受压力与外表面应力之间的关系,解决封隔器试验装置很难测定内表面受力的困难.本研究方法也可以用于研究卡瓦锚定等问题.     

内压柱壳容器大开孔补强的探讨

通过对四种典型受内压柱壳容器开孔应力集中系数计算方法的比较,以及用本文试件的实验值和有限元计算结果与有关文献的实验数据进行的误差统计对比,得到了较为稳妥的大开孔(d/D≥0.5)应力集中系数计算式,提出了大开孔补强设计方案,并将该方案同瑞典压力容器规定作了比较。     

弯矩和内压的加载顺序对腐蚀管道应力的影响

本文通过对APIX80管道施加弯矩和内压,采用多子步顺序加载的方式来改变弯矩和内压的加载顺序。利用ANSYS软件模拟管道分别在两种加载方式作用下,其应力的变化过程,得出弯矩和内压作用腐蚀缺陷管道下,其加载顺序对管道应力是有影响的。     

内压锥壳大端与球壳连接结构及其强度分析

锥壳大端连接球壳是常见的流化床反应器上部扩大段结构形式,现行常用标准未对该结构的设计作具体规定。参照GB 150.3—2011《压力容器第3部分:设计》有关锥壳大端折边厚度计算、球壳厚度计算、圆筒和封头连接的对接接头形式,讨论了内压锥壳大端与球壳连结的结构形式的特点,指出折边和锥壳的连接通常为不等厚对接。采用通用有限元软件ANSYS分析了3种不等厚对接过渡段的应力分布,对应力集中部位作了应力线性化处理和应力强度评定,指出了3种不等厚对接方式的特点,总结了此类结构的设计要点。     

加卸载内压对卷绕后连续管疲劳寿命的影响

为研究加载历史对连续管疲劳寿命的影响,假设连续管疲劳寿命与等效应变幅和等效平均应变有关,提出了一种连续管多轴应变到单轴应变幅的等效方式,用修正Manson-Coffin关系式来计算连续管疲劳寿命。研究结果表明:用该方法计算的连续管寿命与试验拟合曲线非常接近;在弯曲状态下加载卸载内压再矫直对连续管寿命有影响,随内压增大,寿命缩短,但影响不大;加高内压时含斜接焊缝的连续管会翘起,其应变会增大。建议卷绕后连续管加载卸载内压的最大值不超过75 MPa,特殊情况下不超过85 MPa,卷绕时连续管排列整齐有利于减少连续管卷绕到滚筒后加载的高内压对连续管斜接焊缝的损伤。     

温-压耦合作用下断层滑移对套管应力的影响

页岩气水平井段在压裂过程中容易诱发天然断层滑移,进而导致套管产生失效变形,影响页岩气生产。为研究断层滑移对水平段套管应力的影响机制,采用数值模拟的方法,借助ANSYS软件,建立了断层滑移有限元模型,研究在温-压耦合作用下的断层夹角、注液温差和水泥环弹性模量对套管应力的影响。研究结果表明：考虑温-压耦合作用会提高断层滑移对套管应力的影响;断层夹角越大,套管应力的增长幅度越小,且断层夹角越大,温-压耦合效应越明显;注液温差提高了断层滑移对套管应力的影响,当注液温差超过100℃时,套管应力会出现较大增幅;套管应力随水泥环弹性模量的增加呈现出先减小后增大的趋势,当滑移距离超过4 mm后,水泥环对套管的保护作用将大幅下降。研究结果可为预防页岩气井水平段套管失效变形提供一定参考。     

温-压作用下水泥环缺陷对套管应力的影响

在页岩气水平井多级分段压裂施工中,由于压裂段固井质量较差,当井筒温度和压力急剧变化时,套管失效风险会大大增加。在现场完井和压裂施工数据基础之上,综合考虑压裂压力和井底温度变化,建立了不同水泥环形态的套管-水泥-地层组合体模型,研究压裂过程中水泥环缺失、压裂压力和温度变化对套管应力的影响。计算结果表明:压裂施工中,当以大排量向井筒内泵入压裂液时,井底温度显著降低;如果施工压力较大、水泥环出现窜槽缺失,则套管会产生应力集中,这将急剧增加套管应力,大大增加套管失效风险。固井质量对井筒完整性至关重要,同时必须将压裂液温度、排量和施工压力控制在合理范围,从而保证压裂过程中套管的安全。     

不同内压作用下连续管疲劳寿命有限元分析

为了弥补理论计算难以准确预测连续管疲劳寿命的不足,用ANSYS Workbench有限元分析软件建立了工作状态的连续管三维有限元力学分析模型,给出了连续管疲劳寿命有限元分析步骤,分析了不同内压作用下连续管的疲劳寿命,考察了壁厚对连续管疲劳寿命的影响,并与之前文献通过试验方法得到的结果进行比较。研究结果表明:不同内压作用下,不同壁厚连续管疲劳寿命有限元软件计算结果与试验结果趋势相同,最大误差小于8.46%,平均误差5.84%~7.04%,满足工程精度要求,可以采用有限元方法进行连续管疲劳寿命分析;增加壁厚不仅可以增加连续管的强度,还可以延长其疲劳寿命。     

内压与海床联合作用下海底管道撞击数值研究

为了研究海床和管道内压对坠物撞击管道的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了坠物撞击海底管道的有限元模型,分析了撞击过程中海底管道的动态响应。采用摩尔库伦模型模拟海床的非线性特性,并引入罚函数处理坠物、管道和海床三者的接触关系。分析结果表明:海床和管道内压对坠物撞击管道起到了保护作用。黏土海床对管道撞击的保护作用比砂土海床大,砂土海床对管道撞击的保护作用比刚性海床大;随着内压的增大,管道变形最大凹陷值减小;同时考虑内压和海床作用时管道受坠物撞击后的最大凹陷值比2个因素均不考虑时小,相差最大处达到了9.6%。所得结果对海底管道抗坠物撞击设计和管道的安全服役具有指导意义。     

内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力分析

为了了解内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力,为现场确定泵压等施工参数提供参考依据,用ANSYS有限元分析软件建立了射孔套管有限元模型,给出了含孔边裂纹射孔套管应力强度因子计算公式,对内压作用下含裂纹射孔套管临界开裂应力进行分析计算,得到了临界开裂应力与纵向裂纹长度的关系曲线。研究结果表明,套管最大应力集中在孔边裂纹处,在内压产生的应力作用下裂纹有可能沿轴向产生脆性扩展,因此,孔边裂纹大大削弱了射孔套管的强度;射孔套管临界开裂应力随裂纹长度的增加而减小;在短裂纹区(10 mm相似文献