垂直井筒内悬挂管柱屈曲演变有限元分析

摒弃常规方法中管柱屈曲挠曲线的假设,建立垂直井筒内悬挂管柱的几何和接触双重非线性力学模型,虚拟较大的阻尼比,进行有限元计算。采用正向加载法得到管柱稳定的连续接触的螺旋屈曲构型;采用逆向加载法,根据螺旋屈曲构型,逐渐增加悬挂拉力,进行屈曲演变分析;并分析摩擦力和管柱长度对临界载荷的影响。结果表明:螺旋屈曲向正弦屈曲转变是突变的过程,屈曲模态构型包括螺旋屈曲构型、刚螺旋屈曲和正弦屈曲。摩擦力对临界载荷的影响甚微。随着管柱长度增加,各阶屈曲模态的临界载荷均逐渐减小并趋于常值。此方法适用于斜井、曲率井和水平井管柱的屈曲过程分析。     

受井眼约束带接头管柱的纵横弯曲分析

针对受井眼约束带接头管柱的纵横弯曲问题,将管柱变形分成3类情形:无接触、点接触和连续接触。根据管柱变形基本方程及接头处管柱的边界条件和连续性条件,分别求解3种情形下的管柱变形曲线。利用无接触到点接触以及点接触到连续接触的判别条件,分别求解了接触状态转换的临界参数,并分析了临界参数(φ)随管柱视半径与接头视半径之比(λ)的变化规律。结果表明,当λ比1略大时,φ对λ的变化很敏感;当λ大于2后,φ对λ的变化不敏感,并且趋于某一稳定值。以λ=2为例,详细描述了管柱弯曲接触状态转换的整个过程。计算结果可以为实际作业中接头对管柱弯曲影响分析提供理论基础。     

薄壁钢管混凝土梁-柱的钢板局部屈曲分析

高强钢和混凝土的应用,使得薄钢板开始应用在填充混凝土的钢管梁柱中。然而,在组合梁柱中薄钢板的应用可能会增加局部屈曲,这将减弱这些构件的强度和延性性能。通过有限元分析方法,分析了在填充混凝土的薄壁钢管梁-柱中钢板的临界局部屈曲和局部屈曲后性能。运用几何和材料非线性分析来研究在压力和平面内弯曲作用下钢板中的临界局部和后张局部屈曲强度。非线性分析中考虑了钢板的初始几何缺陷和残余应力,材料屈服和应变硬化。基于非线性有限元分析结果,本文提出一组设计公式,以确定这种组合梁柱的临界局部屈曲和钢板的极限强度。此外,还提出在不均匀压力作用下,钢板极限强度设计中有效宽度的计算公式。这一组设计公式可以直接用于组合梁-柱的设计和考虑局部屈曲作用后的薄壁钢管混凝土梁-柱分析。     

超临界二氧化碳在套管式换热管中的实验研究

在四种不同形式的套管式换热管中对二氧化碳的换热性能进行了实验研究。结果表明：在质量流量不变的条件下,不同的压力和入口温度下超临界二氧化碳在单直管内的局部换热系数随着温度的降低先升高后降低;对于不同的管型,相同的压力和进水温度条件下二氧化碳在三直管和双螺旋内管的换热量基本相同,两者出水温度的变化也相同;单螺旋内套管在出水温度、换热量、换热系数等各项换热性能指标都比单直管好,双螺旋管内的换热系数高于三直管,从而得出螺旋套管的换热性能优于直套管换热管。     

轻钢桁架柱轴压性能试验研究

通过10根轻钢桁架柱的轴压试验,研究了不同长细比和扣板间距等参数对轻钢桁架柱轴压承载受力性能的影响。结果表明:在轴向压力作用下,轻钢桁架柱主要发生弯曲屈曲破坏,且在没有任何侧向约束条件下双管柱不适于承受竖向荷载;轻钢桁架柱的承载力随着长细比的增加而显著下降;扣板间距对轻钢桁架柱的承载力影响不大,但要符合分肢长细比的要求;轻钢桁架柱可视为缀板式格构柱,双管柱按照实腹式轴心压杆的方法计算承载力,四管柱采用换算长细比的方法计算其绕虚轴弯曲屈曲破坏的极限承载力。     

角钢梁在静态和突发性动态荷载下的非线性不稳定性

介绍了纯弯曲载荷作用下角钢梁的扁屈性能。使用能量法对角钢梁弱轴在纯弯曲载荷下静态与动态的不稳定性推导出一种解析解。结果显示,角钢在受瞬间压力的作用时,其弯矩达到静态临界弯矩的71%时,即发生失稳;但是其在动力状态下纵向弯曲和屈曲的变形临界值是静力状态下的2倍。     

均布压力作用下板和柱面塑性屈曲和初始后屈曲的分析结果

主要分析均布压力作用下板和柱面弹塑性屈曲和初始后屈曲的理论特性。分析基于3D塑性分歧理论提出,这个分歧理论中假定了von Mises屈服标准和线性各向同性硬化的J2塑性流动理论。提议的方法具有系统性和统一性,可用于计算多种边界条件下的单轴或双轴(拉)压力作用的矩形板,和轴压作用下的柱面的临界荷载、屈曲模式和分歧初始斜率。     

有限扭转对箱形截面短柱轴压受力性能的影响

为研究具有有限扭转的箱形截面短柱轴压受力性能,对其进行了弹性屈曲分析和非线性分析.揭示了初始扭转对轴压短柱中板件的荷载条件、边界条件、局部应力分布特点造成的影响:在弹性状态下,非加载边上存在弯曲约束和横向膜应力,加载边上平行加载方向的截面应力分布不均.指出了箱形截面短柱轴压刚度和极限承载力随相对扭转角增大而增大的一般规律,箱形截面短柱极限承载力对于较小相对扭转角的不敏感性,以及破坏模式同相对扭转角大小的相关性,即很大的相对扭转角会导致破坏模式由局部屈曲转变为局部的强度破坏.     

单轴对称截面圆弧拱弹性弯扭屈曲临界荷载

为了研究均布径向压力作用下的单轴对称截面均匀受压圆弧拱的弹性弯扭屈曲临界荷载,为一般荷载作用下压弯钢拱的稳定承载力设计奠定基础,采用平衡法推导得到了均匀受压圆弧拱的面外屈曲临界荷载的理论解.在微元段受力平衡的基础上,建立了任意轴线形状、截面形式的曲线构件的平衡方程,代入截面变形条件、内力与变形条件推导出了单轴对称截面均...     

超临界二氧化碳干法压裂温度压力场耦合计算方法

相对于传统水基压裂液,超临界二氧化碳压裂具有无水相、低伤害、环保等优势。针对二氧化碳相态及物性变化规律复杂,压裂过程中温度压力变化对其物性参数产生较大影响,进而影响压裂改造效果的问题,基于超临界二氧化碳干法压裂泵注过程中井筒及地层裂缝中热量传递及压力传播过程分析,建立温度压力场耦合计算模型,并基于MATLAB编程进行有限差分求解。结合二氧化碳物性参数随温度压力变化计算模型,研究了井筒和裂缝内温度压力变化规律,以及注入排量等因素对于温度压力变化的影响。将模型计算结果与现场监测结果进行对比,二者具有较好的一致性。较大的注入排量可以使井底温度更低,且在更短时间保持稳定,此方法可为现场压裂施工设计提供一定参考。