含初始缺陷不锈钢柱壳的多模态屈曲特性

以海洋平台圆柱壳桩腿为研究对象,研究不锈钢柱壳在受到局部腐蚀和未受到腐蚀两种情况下的屈曲特性,其中用柱壳局部区域均匀减薄模拟桩腿腐蚀。对一组未减薄的完好柱壳和一组经过减薄加工的腐蚀柱壳进行初始缺陷测量、轴压试验和数值分析。通过试验获得柱壳临界屈曲载荷。对柱壳进行线性屈曲分析,得到柱壳前50阶模态缺陷和屈曲特征值。采用Riks弧长法对赋予初始缺陷幅值的柱壳前50阶模态缺陷进行非线性屈曲分析,得到柱壳的平衡曲线、临界载荷。在此基础上,研究初始缺陷对受到局部腐蚀和未受到局部腐蚀不锈钢柱壳屈曲的影响,并在多模态缺陷条件下对其最差阶模态进行探究。结果表明：与未受到腐蚀的柱壳相比,受到腐蚀的柱壳对初始缺陷的敏感性更低,对不同模态缺陷的敏感性更低;对于未受腐蚀的普通不锈钢柱壳而言,最差的模态缺陷并不是通常认为的第1阶,也有可能出现在高阶模态中。     

直井中钻柱非线性螺旋屈曲准静态加载模型研究

采用有限元法对直井中钻柱非线性螺旋屈曲准静态加载模型的控制微分方程进行了求解，对钻柱螺旋屈曲准静态加载模型的合理性进行了理论验证，证明了钻柱螺旋屈曲准静态加载问题和特征值问题，力学模型中考虑了钻柱的重力，摒弃了传统分析中的小位移假设。研究表明，钻柱的螺旋屈曲过程是一个稳定的加载过程；钻柱屈曲位移的幅值随轴向载荷的增大而增大；钻柱的屈曲位移、弯矩和井壁约束力线密度都呈周期性变化；将钻柱的螺旋屈曲问题作为一个准静态加载问题来分析是合理的；采用准静态加载模型计算得到的钻柱初始失稳载荷与钻柱正弦屈曲线性特征值问题的分析结果吻合。     

大型球柱组合耐压壳体结构极限承载力模拟分析北大核心CSCD

大型球柱组合耐压壳体结构在未来海洋工程领域具有广泛的应用前景,极限承载力是评估壳体结构性能的关键指标。本文基于非线性有限元方法建立了球柱组合壳体结构屈曲数值分析模型,考虑了材料非线性及初始几何缺陷对壳体耐压性能的影响,分析了壳体结构的长径比、球壳曲率等因素对耐压壳体临界屈曲载荷的影响规律。针对实际工程中常用的含T型加强筋的球柱组合壳体,研究了加强筋界面尺寸参数、数量及内置与外置方式等对壳体耐压性能的影响,给出了满足经济适用性的加强筋布置方案,对工程中耐压壳体的设计制造具有指导意义。     

椭圆度对外压长圆筒体临界屈曲载荷的影响

基于ANSYS中的特征值屈曲分析、几何非线性分析和几何/材料双非线性分析3种方法,对均匀外压作用下的长圆筒体临界屈曲载荷的影响因素进行了分析。计算对比表明:(1)在不存在椭圆度情况下,长圆筒体随着壁厚的增加,几何非线性相对于线弹性分析几乎没有大的变化;(2)随着壁厚的增加,线弹性分析与几何/材料双非线性分析的结果差异越来越大,管壁较厚时特征值屈曲分析不准确,几何/材料双非线性分析更适用于工程实际;(3)随着椭圆度的增加,线弹性分析对应的临界屈曲载荷变化很小,而壁厚增加时的临界屈曲载荷略有增加;(4)椭圆度对几何/材料双非线性分析的影响比对特征值屈曲分析的影响显著,特别是随着椭圆度和壁厚的增加,双非线性曲线与其他曲线的差距变大。     

外压锥壳上加强圈设计方法分析

通过分析外压锥壳大端或小端与圆筒连接处的加强设计原理,给出了外压锥壳上设置加强圈时锥壳段稳定性计算方法,并指出在进行加强圈惯性矩计算时,可以将加强圈和加强圈中心线至相邻加强圈中心线距离之半范围内的锥壳处理成当量圆筒,再根据外压圆筒加强圈设计方法进行计算。     

外压波纹管的稳定性分析

本文采用有限元法对承受外压的波纹管进行线性屈曲分析和非线性屈曲分析,以研究波纹管拉伸位移、结构参数及初始缺陷对波纹管屈曲的影响,并在此基础上进行波纹管线性屈曲分析和非线性屈曲分析的对比。结果表明:波纹管线性屈曲载荷随拉伸位移先增大后减小,随波形参数增大而减小;波纹管非线性屈曲载荷几乎不受缺陷因子的影响,且小于线性屈曲载荷。其结果对工程实践具有一定参考价值。     

基于耦合载荷作用下的圆柱壳动态屈曲研究

研究了弹塑性圆柱壳在径向均布压力和扭转冲击载荷耦合作用下的动态屈曲问题,并采用ANSYS有限元方法对承受耦合载荷的圆柱壳进行了非线性屈曲模拟的计算。给出了圆柱壳在承受耦合载荷作用下的屈曲模态,分析比较了径向内、外压对圆柱壳扭转屈曲的影响。     

组合载荷作用下球罐的稳定性分析

本文以4000m3丙烯罐为例,采用有限元法对受外压及重力联合作用下的球罐进行了线性和非线性稳定性分析,计算了球壳的临界失稳外压。结果发现,非线性稳定性分析得到的球壳临界失稳外压约为线性分析结果的90%;重力对球壳的临界失稳外压影响不大。     

外压柱壳有限元计算的探讨

为了利用有限元分析方法解决特殊结构的外压稳定计算问题,对一般外压圆筒的稳定问题,分别以有限元分析方法与经典解及GB150图算法进行对比分析,结果发现外压有限元计算结果在定性上与经典理论公式吻合较好,数值上外压有限元法结果偏大,特别是针对短圆筒的外压计算。通过对非线性屈曲和特征值屈曲的对比,发现非线性屈曲计算结果和特征值屈曲计算相差不大,考虑到工程计算,采用特征值屈曲即可满足需求。     

外压锥壳设计若干问题探讨

对外压锥壳设计中外压作用下锥壳自身的稳定性设计、锥壳上加强圈的设置以及锥壳与圆筒连接处的强度和稳定性设计这3个问题进行了分析探讨。分析认为,外压作用下锥壳自身的稳定性设计应按锥壳两端连接处是否作为支撑线而分别进行设计。给出了外压作用下锥壳设置加强圈的个数与位置的确定方法。通过详细分析外压锥壳与圆筒连接处的强度和稳定性,提出了连接处加强段惯性矩的计算方法。     

泥浆泵活塞根部结构与寿命关系的试验研究

本文叙述了三角形MC尼龙环、平MC尼龙环和夹布橡胶垫环等三种根部结构活塞的室内试验情况,分析了他们的优缺点和失效原因。经对比试验表明,根部用夹布橡胶的活塞能提高其使用寿命。     

加强圈影响下的立式储油罐静压力修正值计算

立式罐在建造过程中为减少罐体变形,通常在罐体外增设一道或多道加强圈。本文利用薄壁圆筒理论推导了考虑加强圈影响下的立式罐容量液体静压力效应修正值计算公式。     

立式圆筒形储罐现场组装时罐颈变形的防止措施

立式圆筒形储罐现场组装时 ,罐顶、加强圈与上部第一圈罐壁组焊过程中 ,很容易产生焊接变形。经过认真分析 ,改进了组装工艺、调整了焊接顺序 ,有效地控制了变形     

带内伸接管加强圈补强结构应力分布

针对带内伸接管加强圈补强结构的圆柱形内压容器 ,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进行了三维线弹性有限元应力分析 ,得到了内压圆柱壳带内伸接管加强圈补强结构的应力分布规律。在接管与筒体相贯线最低处筒体内壁上的当量应力最大 ,应该作为设计中的主要控制参数。分析结果为带内伸接管加强圈补强结构的设计提供了依据     

LNG大型储罐加强圈设计

LNG大型储罐是液化天然气储运过程中的重要设备,加强圈是大型储罐的重要组成部分,它们能提高和保证大型储罐的安全性与抗失稳能力。而与LNG大型储罐加强圈相关的设计在国内的工程实例较少。本文借鉴常用的国际标准,讨论LNG大型储罐不同部位加强圈的设计方法,为以后在大型储罐加强圈设计方面提供参考依据。运用所讨论的设计方法并结合国内某LNG接收终端项目的基础数据,对LNG储罐加强圈进行设计计算,得出的结果与参考项目吻合较好。     

X120管线钢焊接试验及分析

采用焊接热模拟方法研究了线能量对X120管线钢HAZ韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了X120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对JCO成型的X120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kJ·cm-1时,X120管线钢HAZ具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现X120管线钢的过匹配焊接,应重点开发X120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,X120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为X120钢管焊缝CGHAZ晶粒长大明显,组织中M/A数量多,呈长条状分布,导致了X120钢管焊缝CGHAZ的脆化。     

圆筒型填料的性能研究

针对一种开有两层相互交错窗孔并带有齿形结构弧片的新型圆筒型填料,在内径为600mm的有机玻璃塔内,采用空气-水物系,研究了它的流体力学性能;在内径为600mm的不锈钢塔内,采用环己烷-正庚烷物系,在常压、全回流的情况下,研究了它的传质性能;在内径为300mm的有机玻璃塔内,研究了分别以圆筒型填料、固定阀塔板和复合塔板为塔内件时脱除工业废水中丙烯腈的效果。实验结果表明,圆筒型填料的齿状结构改善了气液两相在填料层中的微流动和液体分布;与鲍尔环填料相比,当F因子为1.0～3.0kg0.5/(m0.5.s)时,圆筒型填料的干床压降降低了23%～40%;当喷淋密度为20m3/(m2.h)、F因子为1.0kg0.5/(m0.5.s)时,湿床压降降低了约40%;圆筒型填料的液泛点提高;当F因子为1.0～2.5kg0.5/(m0.5.s)时,等板高度比鲍尔环填料降低了11%～20%;当采用圆筒型填料作为塔内件时,丙烯腈脱除率比固定阀塔板高约8%,比复合塔板稳定。