基于模态应变能法的导管架平台损伤诊断试验研究

基于模态应变能法研究了导管架平台的结构损伤诊断问题,利用模型试验研究了模态应变能法对不同模态之间影响的敏感性;研究了模态应变能法的损伤定位和损伤估计的可靠性。采用标量型ARMA模型识别出结构的三阶模态参数,采用模态应变能法分别利用结构的前两阶模态参数和前三阶模态参数对不同损伤工况进行了损伤定位和损伤评估。研究表明,模态应变能法对不同模态之间的影响不敏感,具有较高的损伤定住精度,但损伤程度估计的精度不理想。     

基于应变模态变化率的框架结构损伤识别方法

主要研究基于应变模态变化率的损伤识别方法,以钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过外激励作用获得结构真实的应变模态,以此建立损伤前后的应变模态图形及应变模态变化率直方图,并进行对比分析。结果表明:应变模态变化率对于框架结构的损伤敏感,能够判断框架结构的损伤位置及损伤程度。     

基于曲率模态的K型井架支座沉降缺陷评价

井架立柱支座沉降会导致井架的整体承载能力下降。基于曲率模态的损伤识别理论,利用ANSYS有限元分析软件建立井架计算模型,对不同缺陷位置和角度参数的石油井架位移模态规律进行模拟计算和分析,得到不同缺陷位置和角度参数对井架位移模态的影响规律。以仿真井架与实验室模型井架相应单元杆件的应力数据和位移模态数据为基础,建立优化目标函数,采用一致逼近优化算法对仿真井架模型进行修正,得到与实验室模型井架的应力数据和位移模态数据相等效的仿真井架模型,并依据仿真模型计算出井架的最大承载能力。     

基于Hilbert-Huang变换的海洋平台结构损伤识别研究

海洋平台在服役期间,由于各种因素的影响会出现不同程度的损伤,这些损伤不断累积,对结构安全造成了极大威胁。利用通用有限元分析软件ANSYS对波流联合作用下的导管架平台模型进行瞬态动力学分析,通过MATLAB编程实现对动力响应信号的Hilbert-Huang变换,得到信号的固有模态函数(IMF)、Hilbert谱和Hilbert边际谱。提出以损伤前后信号Hilbert边际谱置信度作为损伤指标,分析对比不同损伤程度下该损伤指标的有效性,并探讨了采样数据长度和波浪参数对该损伤指标的影响。研究结果可以为后续研究和工程应用提供参考。     

几种模态分析方法在结构无损检测中的应用

介绍了几种在结构无损检测中广泛应用的模态分析方法。通过对自升式海洋平台与斜拉桥损伤工况的模拟计算,比较并归纳了这些方法的适用范围和对不同结构破损检测的灵敏程度。鉴于灵敏度和计算成本二者常常不可兼顾,建议对同一结构采用多种方法进行损伤定位。     

海洋石油平台健康监测研究方法与进展

海洋平台结构是海上石油开发的重大基础性设施,所处环境十分复杂恶劣,对其进行有效、可靠、实时的健康监测,确定损伤位置和损伤程度,估计其残余寿命是非常重要的。文章综述了国内外在海洋平台健康监测方面已取得的成果:基于测试固有频率的方法、基于模态的方法、基于频率响应函数的方法、小波变换方法、经验模式分解方法、人工智能方法,介绍了这些方法的原理、应用现状及其进展情况,指出将构件损伤定位技术融于海洋平台体系的检测之中,并结合其他各种相关信息和有效的损伤识别定位方法如局部检测方法,是海洋平台健康监测的研究方向。     

导管架平台损伤检测技术试验研究

在干态和湿态两种条件下,应用有机玻璃制导管架平台物理模型进行了损伤检测的试验研究,并采用模态应变能分解法对试验数据进行了分析处理,验证了该方法对于实际的模型能够识别出结构的损伤位置的可靠性.     

自升式平台悬臂梁结构屈服强度分析

该文提出了一种手工总纵强度校核方法,并依据ABS规范,使用ANSYS软件校核了自升式平台悬臂梁在不同悬伸和不同钻台位置时的结构屈服强度。并采用非线性弹簧模拟具有非线性力学性能的高分子材料,通过多次迭代计算悬臂梁在固定载荷、钻井可变载荷作用下的总纵弯矩和结构应力。结果表明,该文提出的方法可以快速有效的进行悬臂梁结构强度分析,对悬臂梁的设计也有一定的指导作用。     

动力参数法预测钻机井架结构承载能力研究

为及时准确地识别在役钻机井架结构损伤,提出了基于动力参数预测井架结构承载能力的方法。利用模态分析技术,识别出理想情况下井架结构的动力特性参数(如固有频率、振型等),与结构实测动力特性参数进行比较,由此来判断井架结构的损伤程度。通过对动力测试参数关于井架结构待识别参数的灵敏度分析形成识别过程中的残差方程,采用优化方法求解当前井架结构的参数真值,进而预测井架结构的承载能力。该方法为在役钻机井架结构的损伤识别和安全监测提供了一条有效的途径。     

自升式钻井平台悬臂梁结构动态响应分析

悬臂梁结构是自升式钻井平台钻井模块的重要配置,直接影响平台的钻井能力。利用MSC.PatranNastran软件对某350 ft自升式钻井平台悬臂梁结构进行动态响应分析,建立了悬臂梁结构的有限元模型,在悬臂梁最大外伸工况下,分析得到结构的前8阶固有频率和振型。随后在模态分析的基础上利用模态法对悬臂梁进行瞬时动态响应分析,得到了结构在瞬态载荷作用下的动力响应。结果表明:动载荷对悬臂梁结构影响比较明显,在进行悬臂梁结构分析时必须考虑钻井过程中动载荷对结构的影响。研究结果对悬臂梁结构分析及优化设计具有一定的指导意义。     

基于Ansys的蒸发器联箱结构分析

应用Ansys计算分析了板式蒸发器联箱的应力分布、变形、固有频率及其振型。分析结果表明,经过重新设计后的箱体结构能够较好地满足蒸发器对联箱强度和刚度的要求,外界激振频率不在箱体的固有频率范围之内,不会产生共振,解决了联箱在实际应用中因振动容易开裂的问题。     

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析

介绍基于疲劳分析准则的多跨海管自由悬跨评估方法,采用有限元分析软件Abaqus,结合管-土相互作用参数,建立多跨海管数值计算模型,提出悬空管道模态分析方法,并基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及采用S-N曲线,给出管道疲劳寿命的计算过程.通过工程实例,计算获得多跨海管的自振频率及应力幅值,完成多跨海管的疲...     

ZJ15型钻机底座的模态测试分析

针对钻机底座在钻进中动特性差和振动剧烈的缺点,运用振动理论和测试原理,对ＺＪ１５型钻机底座在实际钻井条件下的模态进行了动态测试。经信号采集、系统处理和模态测试分析,得到底座的频响函数曲线,并识别出２００Ｈｚ以内的各阶模态参数。测试结果表明,采用４挡钻进时,底座振动剧烈的主要原因是钻台面上钻井设备的工作频率或工作频率的２倍、３倍接近底座的固有频率。通过测试钻机底座的模态参数,可相应调整钻井设备的工作频率,使之避开底座的共振频率;或测试现役底座的模态参数,调整结构的部分构件或质量分布,改变结构的刚度来改变底座的共振频率,从而减小振动。     

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件ANSYS对ZJ30/1700CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析,计算得出了井架的前9阶模态频率及相对应的主振型.通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较,并对各阶模态主振型的分析,得出该钻机井架结构设计合理的结论.     

旋转导向钻井工具稳定平台振动模态计算

旋转导向钻井工具稳定平台的闭环控制是调制式旋转导向钻井系统的关键。巨大的动态冲击载荷引起的振动会严重影响稳定平台的正常工作和动力学性能。针对新开发设计的稳定平台,建立了振动模态分析的力学模型,利用有限元软件进行了稳定平台的振动模态分析,计算了其固有频率和振型。通过对计算结果的分析,认为应适当调整局部形状尺寸,尽量增大稳定平台刚度,为稳定平台的结构设计和动力学分析提供了理论依据。     

天然橡胶干燥中的能耗效率分析

针对天然橡胶干燥过程存在的尾气无控制排放问题,在特定参数条件下,对干燥柜通入不同自然风量进行能耗和效率分析。结果表明,尾气温度和相对湿度对所需自然风量影响较大,对于4t／h的干燥生产线,干燥自然风量控制在6000-20000m3／h为宜。当尾气温度和相对湿度确定后,自然风量直接影响总能耗和干燥效率,不同自然风量会使干燥效率相差25％左右。     

输气管道裂纹动态扩展的影响因素分析

输气管道裂纹的止裂是保障管道安全可靠性的前提，而管道裂纹动态扩展的驱动力则是表征裂纹扩展或止裂的直接因素。通过建立输气管道裂纹动态扩展的有限元模型，并在模拟计算中考虑裂纹扩展速度的衰减，分别计算了表征动态裂纹扩展驱动力的两项参数--能量释放率和裂纹尖端张开角；进而分析了管道内压、壁厚、裂纹止裂长度和初始裂纹速度对裂纹驱动力（也即裂纹扩展）的影响。最后得出结论：①管道内压对裂纹驱动力的影响很大，在其他条件不变，内压越大的管道裂纹驱动力越大；②管道壁厚也是对裂纹驱动力影响较大的一个因素；③随着止裂长度的增加，裂纹尖端张开角也随着增大；④最大裂纹速度越高，裂纹越不容易止裂。     

高钢级输气管道裂纹延性扩展及止裂模拟技术研究

为了有助于我国高钢级管道止裂设计研究,使我国天然气管道运行更加安全,综合分析了气体载荷模拟方法和断裂处理方法,以及金属裂纹延性扩展与止裂预测之间的关系。以X90管线钢管为研究对象,基于ABAQUS软件,从天然气状态方程建立入手,研究建立全耦合的管道裂纹动态扩展及止裂数值模拟技术。将金属断裂准则应用于有限元计算中,通过流体、固体、断裂全耦合计算得到输气管道裂纹扩展时的裂纹扩展速度和气体减压波速度,对比两种速度判断裂纹是否可以止裂。     

海洋平台含裂纹管节点CFRP修复效果仿真研究

以某冰区海洋导管架平台为研究对象,提出基于子模型技术的应力强度因子计算公式和步骤;建立了含裂纹管节点的有限元模型;提出用4种不同厚度的碳纤维增强复合材料(CFRP)片修复含裂纹管节点的有限元模型,并对修复效果进行了仿真分析与评估。仿真研究得出如下结论:(1)采用CFRP片修复平台含裂纹的管节点,裂纹尖端的应力强度因子以及平台管节点极限冰载荷都有较大变化,当CFRP片厚度为3mm时,等效应力强度因子减小58.01%以上,极限冰载荷增加95.83%,而当CFRP片厚度为6mm时,等效应力强度因子减小66.68%,极限冰载荷增加134.70%;(2)随着CFRP片厚度的增加,应力强度因子的减小,使胶层力学性能成为影响CFRP片修复平台管节点裂纹的一个"瓶颈"。     

页岩力学参数测试及脆性各向异性研究

天然页岩层理结构发育,不同方向力学特征差异显著,并且不同方向断裂前出现的弹性变形及破坏特征也有明显不同,使得页岩的脆性表现出各向异性特征。文中通过声波各向异性试验标定了天然岩心的水平主应力方向,开展不同取样方向页岩岩样的力学参数测试,对比不同层理角度以及不同主应力方向页岩力学参数的差异,分析了不同方向页岩的脆性破坏特征;推导了各向异性脆性指数B_(1θ)的理论公式,通过分析对比理论计算的B_(1θ)与试验测试的脆性指数B_1,证实天然页岩脆性特征具有显著各向异性;以强度参数计算了不同方向脆性指数B_2,与岩样破坏特征进行对比分析,表明以往研究应用拉压比直接表征页岩脆性具有一定的局限性。文中计算页岩不同方向脆性指数的方法,为改进现有页岩脆性评价方法提供了新的思路。