肩部减薄三通塑性极限面内弯矩的分析

三通在使用中受介质的腐蚀或冲刷会在肩部产生局部减薄,从而降低其使用的完整性。鉴于此,采用弹塑性有限元方法,分析了肩部减薄缺陷对三通极限载荷的影响。研究表明缺陷的轴向长度对三通的极限面内弯矩影响较小。在将常用三通几何尺寸简化为等径不等壁厚形式的基础上,建立了覆盖常用三通几何尺寸及缺陷尺寸的塑性极限面内弯矩有限元解数据库,最终拟合得到具有较高精度的塑性极限面内弯矩工程估算公式。     

含局部减薄缺陷管道的极限载荷与安全评定

运用正交实验设计和弹塑性有限元分析相结合的方法 ,对含局部减薄缺陷压力管道的极限载荷进行了研究 ,分析了局部减薄缺陷对管子极限载荷的影响因素。研究结果表明 ,缺陷的深度是管子极限载荷 (内压和弯矩 )的主要影响因素 ,而缺陷的周向长度和轴向长度分别对管子的极限内压和弯矩的影响较小。据此研究结果 ,提出了含局部减薄缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的安全评定方法     

弯管塑性极限载荷分析

利用Von-Mises屈服准则,推导出内压和扭矩联合载荷以及内压、弯矩与扭矩联合载荷作用下弯管的塑性极限载荷方程,经过简化后可得到任一单个载荷、两个或3个载荷共同作用下的塑性极限载荷.有关实验验证了理论的正确,为充分挖掘弯管的塑性极限承载能力提供了理论依据,也为研究有缺陷弯管塑性极限载荷提供了方法.     

平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管塑性极限载荷

采用有限元分析法和试验测定法,对平面闭合弯矩作用下外拱局部减薄弯管的极限载荷进行了研究,并由有限元计算结果数据拟合出外拱局部减薄弯管塑性极限弯矩的计算公式,该公式的计算结果与有限元计算结果、试验结果比较符合。     

横力弯矩作用下周向裂纹管的塑性极限载荷

目前对承受弯矩的裂纹管道的塑性极限载荷的研究一般都只限于纯弯矩 ,而工程实际中承受弯矩载荷的管道大部分是横力弯矩 ,截面上同时存在正应力和剪应力 ,尤其是管道的跨度较短 ,所受的横向力较大时 ,剪应力对管道的极限承载能力有较大的影响。基于以上考虑 ,建立了含周向裂纹管道在横力弯矩组合载荷作用下的塑性极限分析模型 ,推导了包含埋藏裂纹、内表面裂纹、外表面裂纹和穿透裂纹等不同裂纹形式在拉力、横向力及内压作用下的极限载荷计算公式 ,计算公式可用于周向裂纹管道在各种载荷条件下的安全可靠性评估     

接管轴向载荷对内压圆筒强度性能的影响

采用有限元方法分析了接管轴向载荷对内压作用下开孔-接管区各个截面的弹性应力集中、应力分布以及结构的塑性极限内压的影响规律。分析结果表明,接管轴向载荷对内压圆筒弹性应力分布、内压承载能力有一定的影响,轴向载荷使横向截面最大应力出现的位置不断变化;轴向推力能减小应力集中系数和增强开孔-接管区的承载能力,轴向拉力能增大应力集中系数和降低开孔-接管区的承载能力。     

含腐蚀凹坑缺陷管道的极限载荷研究

腐蚀凹坑是石油与天然气输送及石化管道常见的缺陷之一 ,会使管道产生应力集中 ,抗疲劳载荷能力降低。为寻求腐蚀球形凹坑对压力管道极限载荷的影响 ,用有限元弹塑性分析法和试验方法 ,对含腐蚀球形凹坑缺陷的压力管道进行研究 ,得到了含不同球形腐蚀凹坑缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的极限载荷。试验研究证明 ,在内压和外弯矩作用下 ,腐蚀球形凹坑底部应变值最大 ,并首先屈服 ,试验测定载荷 -应变曲线与有限元计算的基本一致 ,最大误差为 7 3 2 %。腐蚀凹坑半径相同时 ,管道的极限载荷随凹坑深度的增加而降低 ;而凹坑深度相同时 ,极限载荷随凹坑半径的加大而降低。     

整圈未焊透三通塑性极限内压的影响因素解析

三通是压力管道系统中不可缺少的管道元件，但国内对存在未焊透缺陷的三通研究很少。基于有限元方法分别计算了插入焊和跨接焊两种整圈未焊透三通，插入焊三通有限元模型所得的无量纲化塑性极限内压值要大于跨接焊三通有限元模型所得值，在后续工作中可用后者模型替代前者，既能保证安全又大大减少工作量。选取了7个参量，分别计算分析了每个参量对整圈未焊透三通无量纲塑性极限内压的影响程度。确定了三通强度因子、主管管径比和未焊透深度为整圈未焊透深度敏感三通无量纲塑性极限内压的主要影响因素；其中前两者为整圈未焊透深度非敏感三通无量纲塑性极限内压的主要影响因素。     

复杂载荷下实际塑性极限载荷的工程确定法

简单评述了已有的极限载荷判定准则,并结合内压、拉伸和弯曲联合载荷下的管道应力情况,提出了一个确定联合载荷下塑性极限载荷的工程方法。     

局部减薄管道极限弯矩计算新公式

对承受内压p、轴向力F和弯矩M联合作用的局部减薄管道,应用屈服准则,给出了管道横截面弯曲压缩侧应力极限值和弯曲拉伸侧应力极限值的计算式,导出了内压p和轴向力F必须满足的条件.釆用理想弹塑性本构模型,推导了含等深减薄管道在联合载荷作用下极限弯矩计算的新公式.指出有关文献中极限弯矩计算式的理论依据不充分.     

组合载荷下含缺陷管道的工程评定技术研究

制造和使用过程中管线不可避免地会存在各种缺陷 ,而且空间布置的管线导致管线受载复杂 ,当介质在高温、高压、易燃、易爆时必须要确保管线的安全运行 ,因此必须对含缺陷压力管道进行安全评定。鉴于此 ,就空间含缺陷管道评定中所需的极限载荷和Lr 参量进行了研究 ,基于净截面垮塌准则和Von -Mises屈服准则 ,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压组合载荷下的极限载荷方程 ;针对组合载荷作用下的含缺陷管道提出了求解Lr 参量的联立方程法、通用加载方程法和工程图解法。对现有国内外规范进行了补充和完善 ,对含缺陷管道的失效评定具有重要意义     

组合载荷下海上风机塔架受力特性数值分析

研究组合载荷下海上风机塔架的受力特性。基于江苏启东海域6 MW海上风机资料，采用GH Bladed软件开展组合载荷下海上风机塔架的受力特性数值模拟，得到以下主要结论：与风载荷作用相比，在风载荷+波浪载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升72.0%，峰值弯矩提升8.3%；波浪载荷对基础所受剪力和弯矩的影响显著，在相对波高为4时，基础底面所受相对剪力和相对弯矩分别为3.04和1.44；与风载荷作用相比，在风载荷+地震载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升76%，峰值弯矩提升21%。研究成果可为启东海域海上风机设计及施工提供理论支撑。     

接管弯矩作用下容器极限载荷研究

对圆柱形容器在接管外载荷作用下的塑性极限载荷进行了研究。用 2台容器进行试验 ,并将试验结果与三维有限元数值模拟结果进行比较。研究表明上述 2种方法获得的接管塑性极限载荷基本一致 ,均可用于确定设备接管的塑性极限外载荷 ,并进行极限设计     

复合射孔枪接头脱落的数值分析

在相同结构和装药量的条件下,复合射孔在井下作业能够产生较高的枪内压力,容易引起接头的剪切脱落失效。据此,从结构和内压角度,应用塑性动力学的数值方法和材料的破坏判据分析了引起接头脱落失效的几种因素。发现螺纹剪切破坏存在一定的时间序列和顺序,以及载荷与失效的规律,为防止井下作业中复合射孔枪接头脱落失效提供了技术支持。     

含轴向裂纹等径焊制三通的塑性极限载荷

在几个简化假设的前提下 ,采用弹塑性有限元方法 ,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律 ,分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式 ,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明 ,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小 ,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大 ,可采用外表面裂纹来分析 ;给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性     

高强度油气输送管道三通验证试验研究

选用不同厚度的三通专用板材,利用爆破验证试验方法,进行了DN1 200 Te555强度级别三通的极限承载能力测试和爆破断口分析,结果指出,厚壁三通在高应力状态下的爆破断口均属于脆性断口。基于试验测试结果,提出了优化的管道工程用Te555三通,该三通极限承载能力大于准1 219 mm管道12 MPa设计工作压力的3.5倍,具有较大的管道承压安全裕度,大幅度降低了三通热加工技术难度,并为今后管道工程用大直径三通的制造提供了设计依据。