基于半刚性连接的石油井架安全承载性能研究

焊接是石油钻机井架钢结构主要的节点连接方式。对石油井架结构进行安全评定和仿真计算时,传统上大都按照刚性节点处理,忽略了焊接节点半刚性连接对于井架结构整体承载性能的影响。通过建立半刚性连接的石油井架钢结构节点构造模型,计算焊接节点单元初始刚度,完成了空间框架结构半刚性节点弯矩与转角的力学描述。结合有限元法,运用双向变刚度零长度螺旋弹簧模拟节点半刚性,实现了相同边界条件下刚性和半刚性井架有限元仿真计算。对比结果表明,刚性和半刚性连接对于井架竖向荷载作用下的位移变形与应力影响不大,但横向荷载作用时.计算结果表现出明显的差异性。由此提出,对在役井架承载安全评定时,除考虑竖向荷载外,还应充分考虑风载、管柱靠力等横向荷载作用时焊接节点的半刚性影响。该认识成果为大型钢结构半刚性力学研究和石油井架安全评定提供了新的思路。     

方钢管混凝土柱-矩形钢管梁节点的三维有限元分析

根据石油化工装置反再框架的特点,"两器"承重范围内采用方钢管混凝土柱和矩形钢管梁、支撑结构体系,通过分析常用的外加强板节点和内隔板两种方钢管混凝土梁柱节点并结合本工程的情况,"两器"设备支撑层的梁柱节点采用外加强板与内隔板相结合的新型节点形式。应用ANSYS软件对该节点进行三维非线性有限元模拟,通过在最不利荷载作用下的应力分析,结果表明,矩形钢管梁和支撑与方钢管混凝土柱的连接节点具有较高的安全储备,在工程中应用是安全的。     

几何初始缺陷对加热炉壁板结构非线性分析计算的影响

为研究壁板几何初始缺陷对石化加热炉结构受力性能的影响,以一足尺加热炉壁板结构为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑了不同的一阶屈曲模态和初始缺陷幅值,进行非线性分析。有限元计算结果表明,不同的几何初始缺陷对石化加热炉壁板结构的应力及荷载位移曲线影响较小。初始缺陷幅值对壁板面外变形有影响,并且随着初始缺陷幅值的增大,这种影响越显著。不带加劲肋的壁板,随着初始缺陷幅值的增大,其壁板的面外变形及荷载位移曲线上升段受到的影响较大。     

台风环境中典型海上风机结构的动力响应数值分析

基于COMSOL有限元软件,计算分析台风环境中风机结构承受的风荷载、波浪荷载和流荷载,建立典型大直径单桩与导管架基础风机结构简化模型,分析台风极端工况下风机桩基泥面和轮毂点的转角与位移动态响应,为台风环境中海上风机基础选型提供建议。     

大型卧式容器有限元应力分析

介绍了采用20节点三维等参单元对大型双鞍座卧式容器的受力状况进行的有限元应力分析,给出了不同径厚比及不同载荷工况下容器各典型截面的位移和应力分布曲线,以及最危险工况,并研究了鞍座处筒体的扁塌行为。     

LNG预应力外罐环向应力有限元分析

由于储罐结构和所施加荷载的对称性,取罐壁的1/4进行建模,考虑到变形的对称性,在边界处施加约束,以消除切向位移。采用ANSYS 9.0进行内力计算和分析,罐壁和穹顶均采用SOLID 45实体单元,基础只作为罐壁底部的固定约束。通过对LNG预应力外罐有限元模型的建立,对5种工况下预应力外罐环向应力的有限元分析,得出LNG预应力外罐环向应力的主要变化规律和各项荷载对罐壁环向应力的影响规律。     

导管架海洋平台抗火性能分析

利用有限元软件建立火灾作用下海洋平台导管结构和T型相贯节点的有限元计算模型。采用弹塑性分析方法,分别对两个模型进行传热-静力耦合分析,应用标准温度-时间曲线计算出环境空气温度场的分布。采用欧洲钢结构规范Eurocode3中钢材高温的非线性应力-应变本构关系,分析不同时间、温度场作用下平台结构的整体响应与T型节点的高温承载力性能及其破坏模式。     

利用加卸载滞后效应研究岩石非线性变形机理

页岩气储层及碳酸盐岩储层的微、细观结构对其宏观的力学响应特性有显著的影响,本文通过不同应力水平下的循环荷载实验,分析了岩石在循环荷载下的应力—应变滞后曲线、瞬时杨氏模量、动静态杨氏模量及泊松比的变化曲线,并分析了施加外力幅度对滞后循环的影响。主要结论包括:1储层岩石中存在不同尺度的微、细观结构差异性,这种非均匀性会导致其宏观响应特性的非线性;2通过分析不同应力水平条件下的瞬时模量,静态模量以及动态模量,表明同一状态有不同的弹性模量值,弹性模量具有应力历史及应力状态的依赖性;3岩石内部的颗粒接触粘合和黏滑摩擦是岩石在循环荷载作用下产生滞后的原因,黏附和摩擦在应力不同阶段的相对占比不同,接触面粗糙度对于非线性响应过程具有重要影响。     

滩海人工岛对拉板桩进海路运行期稳定性影响因素分析

为适应滩海人工岛工程水浅、填筑材料短缺等工程特点,开发出对拉板桩结构形式并应用于滩海人工岛进海路。该板桩结构将预制混凝土板插入到地基土一定深度,板桩顶部通过拉杆对拉,两板桩中间填块石,外侧采用抛石护坡。对拉板桩结构形式复杂,波浪、地基变形、道路两侧压载等是影响对拉板桩结构稳定性的重要因素。根据滩海人工岛进海路工程环境特点,建立了进海路对拉板桩结构与地基土体相互作用有限元流固耦合计算模型,分析了波浪等荷载作用下对拉板桩结构变形与整体稳定性特点,并进行波浪荷载、不均匀沉降、水位变化和材料强度衰减对结构变形与稳定性影响分析。研究结果表明:波浪荷载、车辆荷载、水位变化和不均匀沉降都会对对拉板桩进海路结构变形和稳定性产生不同程度的影响,其中水位变化对板桩结构的变形和稳定性影响最显著,在设计低水位条件下结构沉降和位移均大于设计高水位条件下的结构沉降和位移,整体稳定性安全系数也有所降低,而结构材料强度变化对结构变形影响很小。     

导管架非节点有限元简化疲劳分析方法

文章以一座已投入使用的导管架平台裙桩套筒的设计为例,详细介绍了复杂非管节点裙装套筒结构的简化疲劳分析方法:首先采用SACS程序对导管架平台在波浪荷载作用下进行结构整体分析,选取简化有限元疲劳分析中所需的荷载工况组、荷载和边界条件,然后应用ALGOR程序建立裙桩套筒的有限元模型,施加荷载和边界条件,并对应力分析输出结果进行后处理得到疲劳分析结果。这种简化疲劳分析方法及其分析结果得到了挪威船级社(DNV)的认可,对导管架平台非管节点,特别是对适度水深和深水导管架的裙桩套筒的疲劳设计具有参考意义。     

石油套管用N80钢的研制

介绍了本溪钢铁公司和海特钢管厂联合研制石油套管用N80钢和ERW套管的情况。对研制的N80钢和ERW套管的化学成分、拉伸性能、冲击韧性、金相组织等进行了试验和分析。经中国石油天然气集团公司管材研究所评定,各项性能指标完全能够满足APISPEC5CT标准的要求。     

Gilligan钻具组合特性分析与设计

用纵横弯曲法对水平井中双稳定器变截面柔性钻具组合（Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合）的力学特性作了详细分析，并通过现场数据验证了理论分析的正确性。用配套软件系统设计出适合于三种不同尺寸井眼的Ｇｉｌｉｇａｎ钻具组合，并给出了其极限曲率值     

SA516-C70钢的焊接工艺试验

茂名石化工程公司承建的聚丙烯环管反应器,其主体材料选用美国ASME标准SA672C70-CL22<中温高压用电熔化焊钢管>,该钢管是由美国ASTM标准SA516-C70<中低温压力容器用碳钢板>焊接而成,为制定合理的焊接工艺,保证焊接接头的质量及设备运行的稳定性,文章对SA516-C70钢的焊接性能包括焊接冷裂纹敏感性、返修、热处理、低温韧性等进行了系统、全面的试验研究.研究结果表明,该钢种具有优良的焊接性能和接头综合性能,焊接参数对其低温性能有着重要影响.     

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。     

对浮头法兰厚度设计计算的一些看法

针对GB150—1998《钢制压力容器》和GB151—1999《管壳式换热器》两标准给出的管壳式换热器浮头法兰厚度计算公式,阐述了计算时应注意的一些问题。     

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文章运用纵横弯曲连续梁理论，分析井斜平面二维井眼中的偏轴钻具组合的力学特性。所建立的偏轴钻具防斜效果的评价指标，综合考虑了地层倾角、地层各向异性指数、钻头横向切削指数，用于预测实钻井眼曲率，效果良好。文章还运用该指标衡量了主要钻井参数变化对偏轴钻具防斜效果的影响。     

承插式柔性接口钢管在市政给排水领域的应用

结合我国承插式柔性接口钢管管道技术规程对钢管柔性承插口的要求，介绍了国内目前主流的几种承插式柔性接口形式和特点。承插式柔性接口的允许转角在产品标准、设计标准、施工控制中依次减小，接口具有较高的安全度。现场水利试验结果表明，长距离输水管道的水头损失以沿程水头损失为主，承插式柔性接口引起的局部水头损失可以忽略；钢管采用内环氧防腐的管壁光滑程度与塑料管相近。承插式柔性接口钢管技术可靠、先进，适合在市政给水和排水工程中推广应用。     

海洋平台管节点极限强度分析方法研究

管节点作为海洋平台结构中十分重要且薄弱的环节,其极限强度分析是海洋平台安全评估的重要内容,也是一项十分复杂的工作,选择正确的方法和分析手段是得到准确分析结果的前提。文章应用MSC．PATRAN软件建立平台管节点分析的有限元模型,分别使用局部模型法和嵌入式模型法对管节点进行分析,对比其计算结果,认为采用嵌入式模型法更为精确。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

武钢管线钢生产情况及发展规划

根据“西气东输”工程对长输管线用钢的要求,从技术装备、技术准备、营销策略等方面,对武汉钢铁集团公司关于管线钢的研制开发、生产情况及今后的发展规划进行了介绍,指出应加强石油、冶金行业的合作,加强与制管厂的联系,实现“end-buyer”管理。