基于有限元法的海上升压站组件吊耳强度计算

为保证海上升压站正常安装,对导管架和上部组块的吊耳进行有限元建模、网格划分、工况施加等步骤,然后进行计算与分析,以实现对组件吊耳的强度校核。经项目验证,基于有限元法进行的吊耳强度校核计算结果满足使用条件,并且能够有效解决实体模型上集中载荷的施加问题。     

海上风电导管架结构受损评估与分析

以我国南海海域某施工船舶与海上风电导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。结合相关行业规范,对计算结果进行讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据。分析结果可为后续研究及实际工程提供参考。     

海上固定平台导管架桩管屈曲原因及改进措施

根据美国石油协会发布的《海上固定平台的规划、设计和建造推荐作法—工作应力设计》(APIRP2A-WSD)规范,以埕岛西EDC中心平台导管架海上打桩施工为例,对海上固定平台导管架桩管的屈曲原因进行了应力分析和计算,提出了切实可行的改进措施,并顺利地通过实施,为今后导管架的桩管分段设计、安全打桩施工提供了理论基础和事实依据。     

甲醇合成塔管板试验工况下有限元分析及强度评定

本文应用有限元软件ANSYS对某甲醇合成塔管板及相关部件在水压试验工况下的应力分布进行了分析。采用了三维参数化建模方法,包括管板及其过渡段、管程封头、壳程筒体及换热管。在得到分析结果后,进行强度评定,判断该部件结构在该工况下是安全的。     

顶驱中心管强度有限元分析

中心管是顶驱的关键承载部件之一,其可靠性直接决定顶驱的工作性能。采用有限元法对中心管在额定栽荷和工作载荷2种工况下的应力、应变特性进行了研究,得出了中心管等效应力分布以及在各危险截面上定义路径的应力分布曲线。结果表明：在2种载荷工况下,中心管啮合螺纹具有承受载荷的能力,但前3牙和后4牙的齿根部应力过大,有可能发生粘扣和屈服破坏。     

大型膨胀节的强度分析

对一大型膨胀节在内压和位移栽荷作用下的强度进行了理论计算和有限元分析,结果表明对于已超出现行国内膨胀节设计标准规定尺寸的大型膨胀节,仍可以按照GB16749—1997《压力容器波形膨胀节》进行强度设计。研究还发现,膨胀节的公称直径越大,按标准进行强度计算的保守程度越小。     

基于多尺度均匀化理论的页岩强度表征

页岩强度是页岩油气开发所必需的基础技术参数,目前宏观室内实验和测井解释在制样、参数连续解释等方面存在困难。为实现页岩多尺度强度的有效评价,基于最大塑性耗散能原理,并结合微观多孔介质理论建立了页岩微/细观强度均匀化Π函数模型。根据页岩微观力学测试评价了纯黏土矿物的基本力学属性,开展了页岩微/细观力学测试的数值模拟,并通过量纲分析求解页岩微/细观硬度-强度模型。结果表明,微观尺度下的黏土堆积密度对强度参数影响显著,细观尺度下受非黏土夹杂相的影响,硬度和内聚系数的比值与摩擦系数正相关。开展了页岩细观力学实验,根据模型求解结果开展页岩宏观强度预测。以常规实验结果作为约定真值进行归一化比对分析的结果显示,页岩内摩擦角的归一化均值为1.12,内聚力的归一化均值为1.21。页岩强度表征新体系为有效解决页岩油气开发提供了依据。     

导管架管节点穿透裂纹应力强度因子数值分析

采用有限元软件ANSYS建立多个不同尺寸的撑杆焊趾处带穿透裂纹的导管架平台T型管节点有限元模型,载荷分别为施加在撑杆上的轴力和平面内弯矩,采用位移外推法计算裂纹前缘的应力强度因子。首先验证ANSYS计算的管节点撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子结果随裂纹前缘网格尺寸变化的收敛性,然后初步讨论管节点撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值对撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子的影响,得出了应力强度因子随撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值的变化规律,可为工程中管节点的止裂工作提供参考。     

局部区域布管固定管板热交换器应力的有限元分析

基于有限元温度场分析及温度场与应力分析的耦合数值计算,实现了温度载荷与压力载荷同时作用下的局部区域布管固定管板热交换器整体有限元应力计算,对有限元应力计算结果进行了相应的应力分析。     

高压固定管板式换热器多层膨胀节有限元分析

以一台高压固定管板式换热器为例,运用ANSYS有限元分析,设计并分析了换热器采用的双层波形膨胀节。考虑了层间摩擦及接触等因素的影响,将计算结果与其同刚度等效的单层波形膨胀节进行了对比分析。参照GB/T12777-2008标准相关规定对主体结构进行强度校核和比较研究,可为固定管板式换热器多层波形膨胀节的设计提供参考。     

HXJ158C型海洋修井机有限元计算与分析

结合海洋修井机的工程设计实例,利用ANSYS软件模拟计算,对其实际结构进行简化,采用整体建模分析的方法建立整机直立工作状态和井架起升状态的有限元模型,通过静力分析和模态分析,得出前10阶固有频率都在12 Hz以内,井架的振动幅度大于钻台底座。绞车主滚筒转速0～415 r/min,相应扰动频率0～7 Hz;转盘驱动最高转速221 r/min,其扰动频率在4 Hz以内。因此,由绞车带来的扰动激励容易激发井架前6阶共振,而转盘驱动的扰动激励容易激发底座的横向左右摆动。该项研究成果可为修井机设计和使用提供参考依据。     

含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究

石油天然气管道普遍存在因腐蚀造成的体积型缺陷,而且随着服役时间的延长不断恶化,最终导致管道破坏失效。本研究以保障管道运行安全为目的,对含体积型缺陷管道剩余强度进行了研究。利用有限元软件分析了由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应力场,归纳了引起管道表面微应变变化的影响因素,利用软件拟合出相应的方程,建立了管壁应变与影响因素对应的三维模型,为进一步进行管道安全评估提供基础理论依据。     

采用有限元分析评价螺旋焊管海上管线应用的可能性

为了使螺旋焊管能够应用于浅海领域,采用有限元分析法研究了螺旋焊管在不同载荷组合,尤其是S形敷设条件下的响应。重点讨论了螺旋焊管与该行业常用的其他类型钢管的对比。详细分析和讨论了DNV标准中海底管道强调的极限状态,如破裂、压溃、轴向拉伸、局部屈曲和复合载荷。分析包含了螺旋焊管的非线性三维有限元模拟,并考虑到了可能会影响其极限状态的相关公差以及对载荷和安装条件的响应。研究结果表明,在浅水区使用螺旋焊管没有太大的问题。     

射孔参数对套管强度影响有限元分析

在不同的孔密、孔径和相位角情况下,应用板壳弹性体线性理论模型,对射孔套管进行了有限元分析,并对射孔套管强度的影响程度进行了计算。结果表明:孔密小于32孔/米时,套管强度的影响程度不大;孔径小于16mm时,套管强度的影响程度可以忽略;90°相位角套管强度影响程度最低。     

海洋管道多点提吊的有限元分析

建立了海洋管道多点提升的有限元模型,考虑了管土作用的非线性和倾斜绳缆对提升的影响,引入了土体吸力的作用,并增加了对绳缆的模拟,运用ANSYS软件对海洋管道多点提吊的各个阶段进行了模拟计算,同时运用实例分析对所建模型进行了验证。分析结果表明,土体吸力对离地点附近管道的弯矩影响较大,对管道变形几乎没有影响;在提吊初期,管道的最大弯矩对土体吸力的大小较为敏感,最大弯矩随土体吸力的增大而增大,随着提吊高度的增加,土体吸力对最大弯矩的影响逐渐消失。     

极端冰载荷作用下自复位导管架式海洋平台有限元分析

以渤海辽东湾JZ20-2导管架式海洋平台为模型,提出海洋平台体外加设预应力拉索的减振措施。利用有限元软件Abaqus对海洋平台进行极端冰激载荷下的动力时程分析,对比分析海洋平台在不同冰载荷和预应力下的位移与加速度响应。数据分析表明,预应力的大小是影响海洋平台抗振性能的最主要因素,预应力拉索可较好地控制不同工况下海洋平台的动力响应,具有良好的减振效果与自复位性能。     

不同布孔形式筛管的抗压溃强度有限元分析

为研究不同布孔形式对筛管抗压溃强度的影响,基于弹塑性理论,以ABAQUS软件为开发平台,建立了考虑初始椭圆度的不同布孔形式筛管的有限元模型,并利用试验数据对模型进行了验证,研究了外压作用下平行布孔、交错布孔和螺旋布孔筛管在不同结构参数下压溃强度的变化规律。研究结果表明:当孔密和孔径都较小时,螺旋布孔筛管压溃强度大于其他布孔形式;当孔径和孔密较大时,交错布孔筛管压溃强度大于其他布孔形式;随着孔径或孔密的增大,螺旋布孔筛管压溃强度降低最为明显;在孔径或孔密增大初期,交错布孔筛管压溃强度下降速度近似等于平行布孔筛管。所得结论可为筛管布孔形式的选择及参数优化提供参考。     

磨损套管抗内压强度试验与有限元分析

当套管受到严重偏磨时,套管抗内压和抗外压能力显著下降。鉴于此,从理论和试验2个方面分别研究了磨损套管的抗内压强度,研究结果表明:(1)在内压作用下,磨损套管的周向应变发生局部变化,最大值主要发生在磨损与未磨损的过渡区,最小值集中在磨损最严重的区域,因此套管截面在磨损区域"内凹";(2)在相同内压力作用下,随着磨损量的增大,磨损最严重处先周向变形减小且内收缩,继而周向变形增大,与磨损区相对的另一侧,从向外鼓胀变形转而向内收缩,套管截面出现椭圆变形;(3)在套管内壁的磨损初期相对磨损量对套管的初始抗内压性能影响相对较大。